Финальное предсказание для проверки географического видообразования будет звучать так: должно выясниться, что репродуктивная изоляция между парой физически изолированных популяций со временем медленно возрастает. Мы с коллегой Алленом Орром проверили это предсказание, наблюдая за множеством пар видов дрозофил, причем каждая пара видов отделилась от собственного общего предка в разное время в прошлом. (С помощью метода «молекулярные часы», описанного в главе 4, мы сумели определить время, когда пара видов начала разделяться. Для этого потребовалось подсчитать количество различий в последовательности нуклеотидов ДНК этой пары.) Мы измерили три типа репродуктивных барьеров в лабораторных условиях: брачную избирательность между парами видов, а также стерильность и нежизнеспособность их гибридов. В соответствии с предсказанием мы обнаружили, что репродуктивная изоляция между ними со временем неуклонно возрастает. Через 2,7 млн лет разделения генетические барьеры между группами становятся достаточно сильными, чтобы полностью предотвратить скрещивание. Это долгий срок. Ясно, что по крайней мере у дрозофил образование новых видов – процесс медленный.
История обнаружения способа возникновения видов напоминает историю о том, как астрономы открыли эволюцию звезд. Оба процесса протекают слишком медленно, чтобы мы имели возможность пронаблюдать их в течение человеческой жизни. Но все-таки в наших силах понять, как они работают, и для этого мы рассматриваем моментальные снимки процесса на разных стадиях эволюции, а потом соединяем их, чтобы получить связный фильм. Астрономы обнаружили в галактиках дисперсные облака материи («звездные ясли»). В других местах они увидели, как эти же облака конденсируются в протозвезды. А где-то еще они пронаблюдали, как протозвезды развиваются в полноценные звезды, конденсируясь еще больше и затем генерируя свет по мере того, как температура их ядра повышается настолько, чтобы атомы водорода превратились в гелий. Встречались звезды типа красный гигант, такие как Бетельгейзе; иные проявляли признаки отбрасывания своего внешнего слоя в космос, а другие пока еще оставались маленькими, плотными белыми карликами. Выстроив все эти стадии в логическую последовательность, основанную на том, что нам известно о физическом и химическом строении звезд и их поведении, мы сумели понять, как звезды зарождаются, формируются, существуют и умирают. На основе этой картины эволюции звезд мы можем делать предсказания. Например, нам известно, что звезды размером с наше Солнце излучают ровный свет в течение примерно 10 млрд лет, прежде чем увеличиться и стать красными гигантами. Поскольку нашему Солнцу около 4,6 млрд лет, мы знаем, что наша планета сейчас примерно на середине жизненного пути, прежде чем она наконец будет поглощена расширением Солнца.
Точно так же обстоит дело и с видообразованием. Мы видим весь диапазон географически изолированных популяций: он начинается с популяций, которые не проявляют признаков репродуктивной изоляции; далее следуют те, у которых степень репродуктивной изоляции возрастает (по мере того, как популяции оказываются изолированы на все более длительные периоды), и, наконец, видообразование завершается. Мы видим молодые виды, произошедшие от общего предка, по разные стороны географических барьеров наподобие рек или Панамского перешейка, а также на разных островах одного архипелага. Сведя все эти наблюдения воедино, мы приходим к выводу, что изолированные популяции разветвляются и что, когда дивергенция продолжается достаточно долго, в качестве побочного продукта эволюции образуются репродуктивные барьеры.
Креационисты нередко заявляют, что если нам не увидеть в течение человеческой жизни, как возникает новый биологический вид, то видообразования не существует. Но такой аргумент нелеп – это все равно что говорить: «Раз мы никогда не видели, как одна звезда проходит свой полный жизненный цикл, значит, звезды не эволюционируют» или «Раз мы не наблюдали, как возникает новый язык, языки не развиваются». Историческая реконструкция процесса – вполне надежный способ изучать сам процесс, и она способна давать прогнозы, которые можно проверить и подтвердить
{39}. Мы можем прогнозировать, что Солнце начнет выгорать примерно через 5 млрд лет, и точно так же нам по силам прогнозировать, что лабораторные популяции, которые подвергались разнонаправленному искусственному отбору, станут генетически изолированными.
Большинство эволюционистов согласны с тем, что географическая изоляция популяций – самый распространенный способ видообразования. Это означает, что, если близкородственные виды живут в одной и той же местности (это частая ситуация), они отделились друг от друга раньше, когда их предки были географически изолированы. Но некоторые биологи полагают, что новый вид способен возникнуть и безо всякого географического разделения и оно не всегда нужно. Например, Дарвин в «Происхождении видов» неоднократно утверждал, что новые виды, особенно растения, способны возникнуть на очень маленькой, ограниченной территории. Со времен Дарвина биологи вели яростные споры о том, возможно ли видообразование без участия географических барьеров (оно называется симпатрическим видообразованием – от греческого «одно и то же отечество»). Как я уже говорил, здесь затруднение в том, что сложно разделить один генофонд на два, если его члены остаются в одной и той же местности, потому что скрещивание между едва разделившимися формами будет постоянно объединять их снова в один вид. Математические теории показывают, что симпатрическое видообразование возможно, но только при ограничивающих условиях, которые в природе могут быть редкостью.
Найти в природе доказательства географического видообразования легко, но отыскать доказательства симпатрического видообразования гораздо сложнее. Если перед вами два родственных вида, обитающих в одном районе, это вовсе не обязательно означает, что они появились в этом районе. Виды постоянно меняют область распространения по мере того, как их среда обитания расширяется и сокращается в ходе долгосрочных изменений климата, периодов оледенения и т. п. Родственные виды, обитающие на одной территории, возможно, появились где-то еще, а встретились повторно уже позже. В таком случае как нам удостовериться, что два родственных вида, обитающих в одной местности, на самом деле возникли в этой местности?
Вот один способ проверки. Посмотрим на островные места обитания: это маленькие клочки изолированной суши (например, океанические острова) или воды (например, маленькие озера), которые в целом слишком малы, чтобы там могли быть географические барьеры. Если в таких местах обитания мы наблюдаем близкородственные виды, то можем сделать вывод, что они сформировались симпатрически, поскольку географическая изоляция в таких условиях маловероятна.
Приведу несколько примеров. Самый лучший касается рыбы цихлиды в двух крошечных озерах в Камеруне. Эти изолированные африканские озера, заполняющие кратеры вулканов, слишком малы, чтобы предоставить популяциям, в них обитающим, возможность географической изоляции (размер озер составляет 0,3 и 2,5 кв. км соответственно). Тем не менее в каждом озере обнаруживается набор близкородственных видов, причем каждый недавно произошел от общего предка: в одном озере обитают одиннадцать видов, а в другом – девять. Это, пожалуй, лучшее доказательство, подтверждающее симпатрическое видообразование, хотя нам и не известно, как и почему это произошло.
