Загрязнение окружающей среды в городах ускоряет мутации у чаек, что может способствовать развитию эволюции в городских условиях. На фото чайка в Дарлинг-Харбор, Сидней, Австралия. (Даниэль Муньос / Рейтерс)

Учёные утверждают, что агрессивная и загрязненная городская среда не только подталкивает растения и животных к развитию, но также обуславливают мутации и их закрепление, что в итоге ведет к возникновению новых видов. И эти процессы происходят намного быстрее и чаще, чем мы могли бы предположить.

Научные данные свидетельствуют:

  • Клювы мексиканские чечевиц, которых наблюдают в аризонском Тусоне, и больших синиц из английского Оксфорда удлиняются, чтобы было легче питаться из уличных кормушек.
  • У пуэрториканских ящериц — гребенчатых анолисов — удлинились конечности и стали более липкими пальцы, что позволяет им лучше лазать по стенам городских зданий.
  • Рыбы и насекомые-вредители развивают устойчивость к промышленным загрязнителям и пестицидам.
  • Комары, живущие в канализационных и подземных туннелях городов всего мира, представляют собой новый вид. Его гены и повадки при кормлении и размножении отличаются от наблюдаемых у родственного вида, известного как Culex pipiens, живущего на поверхности.

И это лишь немногие из десятков примеров, представленных профессорами биологии Марком Джонсоном и Джейсоном Мунши-Саутом из университета Торонто и университета Фордхэма в Нью-Йорке. Ученые, обработавшие колоссальный объём научной литературы, обнаружили 192 исследования, демонстрирующие действие эволюции в городских условиях. Результат исследования был опубликован в журнале Science Thursday.

priroda-ecologia-2

Большая синица вылетает из дыры в стене в Петерсдорфе, Германия (Ассошиэйтед Пресс). Большие синицы в Оксфорде развили более длинные клювы. Есть доказательства того, что это связано с использованием кормушек для птиц.

Эволюция — это изменение видов в течение нескольких поколений, вызванное тем, насколько распространены определенные гены в популяции. Гены имеют огромное влияние на то, как организмы выглядят, ведут себя и реагируют на окружающую среду.

Учёные искали исследования, фиксирующие подобные изменения в городских условиях. Шум, загрязнение, искусственное освещение, асфальтовые дороги, кирпичные и стеклянные здания, бетонные туннели и другие особенности создают окружающую среду, совсем непохожую на природную — ту, в которой изначально существовали животные, обосновавшиеся в городах.

Исследователи обнаружили несколько основных причин, по которым животные, растения и другие организмы вынуждены эволюционировать:

  • Городское загрязнение повышает скорость мутации у многих видов. Исследование в Гамильтоне обнаружило этот эффект у чаек и мышей возле городских сталелитейных заводов.
  • Инфраструктура, например, шоссе, изолирует популяции многих видов, в частности, красноспинных саламандр из монреальского парка Мон-Рояль. Со временем такие виды начинают генетически отличаться от популяций в близлежащих парках.
  • Естественный отбор. Некоторые виды, такие как мексиканские чечевицы и гребенчатые анолисы, адаптируются к городской среде посредством естественного отбора.

Эволюция в городской среде: мутации и новые виды

Клопы эволюционируют путём естественного отбора и приобретают устойчивость к ядам. (Ассошиэйтед Пресс)

CBC News побеседовала с Джонсоном об исследовании. Вот сжатая версия интервью:

Почему вы решили провести это исследование?

— Я не сказал бы, что мне нравятся города, однако работая преподавателем и имея семью, я вынужден жить в одном из крупнейших городов Северной Америки. В какой-то момент я начал осознавать, что вокруг нас довольно удивительная биология. В то же время у нас очень мало понимания того, как развитие городов и урбанизация в целом влияют не только на экологию, но и на эволюцию организмов, которые живут вокруг нас. А иногда даже и нас.

Как можно определить, действительно ли происходит эволюция?

— На самом деле это относительно легко, поскольку в простейшей форме эволюция определяется как изменение частоты аллелей или генов в популяции во времени. Поэтому, если вы можете отслеживать популяцию и обнаружить изменения в частоте генов в ней, то у вас есть прямые наблюдаемые доказательства эволюционных изменений. Затем вы можете увязать эти генетические изменения с переменами в характеристиках организма. Например, у растений это может быть способность защищаться от паразитов. У вредителей вроде крыс, клопов и тараканов это может быть способность противостоять ядам, которые мы часто применяем против них.

Эволюция в городской среде: мутации и новые виды

Инфраструктура, например, шоссе, изолируют популяции многих видов, в частности красноспинных саламандр из монреальского парка Мон-Рояль. Со временем такие виды начинают генетически отличаться от популяций в близлежащих парках, (Джуди Галлахер / Flickr, лицензировано под cc-by-2.0)

Сколько времени это занимает? Достаточно ли стары города, чтобы увидеть эти изменения?

— Некоторым из наиболее старых городов, на которые мы смотрели, 900 лет. В Северной Америке городам обычно около 200 лет, самым старым — 250. В течение долгого времени, особенно когда Дарвин первоначально предлагал свою теорию эволюции путем естественного отбора, мы думали, что эволюция это очень медленный и постепенный процесс.

Но в последние 20 лет мы все больше осознаем, что эволюция может произойти намного быстрее. Вы можете обнаружить и буквально наблюдать за развитием событий всего за два поколения. А всего за 10 поколений вы можете видеть относительно быструю и заметную эволюцию и на генетическом уровне, и на уровне внешних признаков. Города, безусловно, существуют достаточно долго.

Похоже, эволюционные изменения могут быть хорошими, а могут быть плохими.

— Предположим, есть исходный вид, который редко встречается и находится под угрозой исчезновения. Если он не сможет адаптироваться к изменениям в городской среде, он исчезнет. Если же сумеет, это может позволить ему сохраниться, а затем это может иметь последствия для других участников сообщества и даже для всей экосистемы.

Способность тараканов, крыс, клопов, комаров и прочих вредителей адаптироваться к пестицидам или к любым изменениям окружающей среды, связанным с городом, может быть плохой с точки зрения человека.

Развиваются ли в городах новые виды?

— Есть очень интересный пример ситуации, в которых мы думаем, что новый вид сформировался в результате урбанизации. Речь идёт о комаре с научным названием Culix pipiens. Его внезапно обнаружили во время Второй мировой войны, когда люди массово укрывались под землёй от бомбардировок. Там этот комар оказался настоящим бедствием.

Оказалось, что этот комар первоначально был связан с комарами, которые живут над землей. Но он сильно генетически изменился и поменял многие формы поведения. Например, эти подземные комары не нуждаются в крови, чтобы отложить яйца. В зимнее время они также не впадают в спячку. Они даже не признают надземных комаров за свой собственный вид и не спариваются с ними. И это лакмусовая бумажка, которая показывает, сформировался ли новый вид.

Так что, развился ли новый вид? Вероятно. Или, по крайней мере, он находится в процессе формирования. Оказывается, один и тот же процесс создания подземных комаров происходит в Чикаго, Нью-Йорке и других городах Северной Америки.

Возможно, города могут привести к возникновению новых видов, и есть признаки того, что это происходит.

Эволюция в городской среде: мутации и новые виды

У гребенчатых анолисов для лазания по стенам зданий в городах удлинились конечности и стали более липкими пальцы (postdlf, лицензия под CC BY-SA 3.0)

Вы нашли доказательства того, что и люди тоже эволюционируют. Вы можете рассказать об этом?

— Есть очень интересное исследование, в котором рассматривается связь возраста городов и эволюции в наших геномах. В ходе него обнаружили, что ген, отвечающий за сопротивляемость внутриклеточным паразитам вроде проказы, чаще встречается у людей, которые живут в самых старых городах.

Подразумевается, что люди, давно живущие в городах с этими заболеваниями, развили повышенную сопротивляемость. Так что это очень интересное исследование. Оно наводит на размышления, хотя еще рано делать окончательные выводы.

Почему важно понимать, как организмы развиваются в городах?

— Мы кардинально меняем условия жизни на планете и, как результат, быстро и резко влияем на разнообразие биологических видов. Чтобы сохранить разнообразие видов на Земле, мы должны понимать влияние таких факторов, как изменение климата и ландшафта, поскольку это главные движущие силы эволюции.

Вторая, всё более очевидная причина заключается в том, что мы не понимаем, как развитие городов влияет на наше собственное здоровье. Эволюция организмов может сыграть свою роль в таких вещах, как передача болезней. Поэтому понимание того, как комары адаптируются к городам, может иметь принципиальное значение не только для поиска средств борьбы с насекомыми-вредителями, но и для того, чтобы сохранить здоровье и обеспечить благополучие жителей городов.

Эмили Чанг, CBC News

Перевод Евгения Селякова

Print Friendly, PDF & Email