Мы рады сообщить, что начинаем сотрудничество с издательством «Альпина нон-фикшн», и представляем вам главу из книги «Эволюция: Триумф идеи» лауреата премии Эверетта Кларка, исследователя в Yale University’s Morse College Карла Циммера. Книга дает понимание как основных положений теории Чарльза Дарвина, так и рассказывает о новейших исследованиях процессов эволюции.

Тот факт, что мы должны сохранять виды, которым угрожает вымирание, представляется очевидным. Но почему? Одна из множества причин заключается в том, что изучение этих видов может подсказать нам, как работает эволюция. В настоящий момент один такой вид борется за существование в стремительно убывающих лесах Мадагаскара: это необыкновенная орхидея Angraecum sesquipedale. Один из лепестков ее бледного, почти белого цветка имеет форму трубки глубиной до 40 см, и на дне этой трубки находятся несколько капелек сладкого нектара.

Для чего может предназначаться медоносная железа, расположенная на такой глубине? Какая эволюционная сила создала ее? Если не пожалеть времени и подождать, ответ прилетит сам. Эту орхидею посещает особый вид мотылька; над цветком он как бы зависает, останавливается в полете. Язычок мотылька, свернутый во рту подобно часовой пружине, начинает наполняться кровью, и ее давление заставляет язычок выпрямиться. Он разворачивается на полную длину — 40 см, гораздо больше длины тела самого мотылька. Мотылек запускает язычок в трубку и дотягивается до сладкого нектара. Всасывая нектар, он погружается, насколько возможно, в цветок и трется головой о пыльцевые зерна; затем сворачивает язычок и улетает на поиски следующей орхидеи со сладким нектаром, унося на голове пыльцу. Какая-то часть пыльцы с головы мотылька непременно осыплется при трении о следующий цветок и сможет оплодо­творить яйцеклетки орхидеи.

Трудно поверить, что два совершенно разных вида могут быть так тесно связаны между собой, но природа изобилует такими партнерствами — будь то благотворное взаимодействие между цветами и насекомыми-опылителями или враждебные отношения между хищником и жертвой. В значительной степени жизнь представляет собой сложную систему взаимодействующих видов, приспособленных друг к другу, как ключ к замку.

Партнеры, подобные уже рассмотренной нами паре — орхидея и мотылек, — вовсе не появились на свет в современном виде, с готовыми приспособлениями. Они эволюционировали вместе, развиваясь в направлении все большей и большей близости; эти эволюционные процессы продолжаются и сегодня. Каждое поколение растений, к примеру, улучшает свою защиту от насекомых-вредителей, но одновременно и насекомые развивают все новые способы обходить их защитные приспособ­ления.

Ученые установили, что процессы, при которых эволюция одного вида направляет и подталкивает эволюцию другого, — известные как коэволюция — одна из мощнейших сил, формирующих жизнь. Коэволюция может создавать самые необычные анатомические приспособления, вроде 40 сантиметрового язычка у небольшой вроде бы ночной бабочки. Именно ей, коэволюции, мы обязаны значительной частью биологического разнообразия, поскольку спираль коэволюции порождает миллионы новых видов. Кроме того, игнорировать факт коэволюции чрезвычайно опасно. Зерновые, которыми мы питаемся, бумага, на которой напечатаны эти слова, — все растения, от которых мы зависим, коэволюционируют с множеством партнеров, как поддерживающих жизнь, так и разрушающих. За то, что мы так бездумно видоизменяем коэволюционный танец, нам, возможно, придется дорого заплатить.

Сексуальные посредники

Концепция коэволюции возникла у Дарвина в 1830 х гг., когда он пытался разгадать загадку секса у растений. Как правило, у цветка имеются и мужские, и женские половые органы. Мужские органы — пыльники — содержат зерна пыльцы, которые, проникая в женский орган — пестик — оплодотворяют будущие семена. Казалось бы, чтобы спариваться между собой, растениям пришлось бы выдернуть корни из земли и отправиться на поиски партнера. На самом деле мы знаем, что ничего подобного не происходит. Тем не менее пыльца с одного растения каким-то образом попадает на пестик другого. И не просто другого, а представителя того же вида.

Некоторым растениям для этого достаточно доверить свою пыльцу ветру. Но Дарвин обнаружил, что некоторые растения используют для переноски пыльцы насекомых. Он наблюдал, как пчелы прилетают на цветки красной фасоли, чтобы напиться сладкого нектара. Пробираясь по лепесткам цветка, пчела неизменно трется о пыльники и подхватывает какое-то количество пыльцы. А оказавшись на другом растении, она стряхивает пыльцу на пестик. Дарвин понял, что растения используют пчел для занятий сексом, а за услуги расплачиваются с ними нектаром.

Другой ученый мог бы удовлетвориться таким замечательным открытием. Но Дарвину было недостаточно понимать существующие механизмы природы, он хотел выяснить, как они возникли, разобраться в их истории. Дарвин пришел к выводу, что в случае с цветами и опыляющими их насекомыми эволюция, должно быть, шла довольно сложным путем. Вообще, в данном случае речь шла не о том, что вид адаптировался к внешним условиям, таким как сила тяжести или вязкость воды. В данном случае два вида живых существ адаптировались друг к другу. В то время как гравитационная сила неизменна, виды могут изменяться с каждым новым поколением.

В «Происхождении видов» Дарвин привел один пример того, как коэволюция может сформировать два вида. Луговой клевер в обычных условиях опыляют шмели. Но представьте, что однажды — совершенно неожиданно — все шмели исчезнут. Если луговой клевер не сможет обзавестись новым партнером-опылителем, он не сможет размножаться и тоже исчезнет.

В принципе, вакантное место могут заполнить медоносные пчелы. В обычных условиях они опыляют другую форму клевера, известную как клевер пунцовый. Но некоторые пчелы, возможно, начнут пользоваться запасами сладкого нектара, который останется невостребованным после исчезновения шмелей. Поначалу пчелам придется нелегко, ведь у них не такие длинные язычки, как у шмелей, и нектара им будет доставаться куда меньше, чем шмелям. Но пчела, которой повезет родиться с необычно длинным язычком, получит щедрое вознаграждение и никогда не будет испытывать недостатка в нектаре лугового клевера, так что естественный отбор, возможно, позаботится о том, чтобы со временем язычки у медоносных пчел удлинились.

Рекомендуем по этой теме:

Тем временем и луговой клевер, возможно, адаптируется к своему новому опылителю, медоносной пчеле. Пыльца растения, цветок которого окажется чуть более доступным для пчелы, распространится дальше, чем пыльца других растений. Постепенно цветки лугового клевера и медоносные пчелы приспособятся друг к другу.

«Таким образом я могу понять, — писал Дарвин, — как цветок и пчела могли бы медленно, одновременно или по очереди, изменяться и приспосабливаться друг к другу самым идеальным образом, путем регулярного сохранения особей, представляющих взаимные и в чем-то благоприятные отклонения в строении».

Вскоре после окончания работы над «Происхождением видов» Дарвин открыл для себя, насколько сильно цветы и насекомые могут влиять друг на друга. Он начал изучать орхидеи — как местные в полях вокруг Даун-Хауса, так и экзотические виды, которые ему присылали из тропиков и которые он выращивал в оранжерее. Во времена Дарвина большинство людей считало, что орхидеи созданы исключительно для услаждения человеческого взора. Но Дарвин понял, что форма их необыкновенных цветов — не красота ради красоты, а сложное устройство для вовлечения насекомых в сексуальную жизнь растений.

Подобно механику, разбирающему машину, чтобы разобраться в ее устройстве, Дарвин пытался понять, как устроена орхидея и как части цветка взаимодействуют между собой. Среди видов, которые произвели на него особенно сильное впечатление, была южноамериканская орхидея Catasetum saccatum. Это растение держит свою пыльцу на специальном диске, прикрепленном к гибкому побегу; изначально побег загнут назад таким образом, что диск находится внутри цветка. Там он и остается, а побег напрягается так, что вся конструкция напоминает взведенный арбалет. Когда на орхидею, чтобы напиться нектара, прилетает насекомое, ему приходится садиться на особый чашевидный лепесток, горизонтально торчащий из цветка наружу. При этом чтобы добраться до нектара, нужно проползти по лепестку, задевая спиной за особую нависающую сверху «антенну». Антенна прикрепляется к гибкому побегу, и вся система вместе работает как спусковой крючок. Побег «выстреливает» и хлопает диском с пыльцой по спинке пчелы.

Дарвин установил, что пыльцу цветка практически невозможно высвободить как-то иначе. Образцы C. saccatum, которые он изучал, были доставлены поездом, но даже тряска в вагоне не заставила пыльники взорваться и выпустить пыльцу. Дарвин тыкал иглой в разные части цветка — и ничего не происходило. «После испытаний, проведенных на пятнадцати цветках трех разных видов, — писал он позже, — я обнаружил, что никакое умеренное воздействие на любую часть цветка, за исключением антенны, не дает никакого результата». Стало понятно, что орхидеи эволюционировали вместе с насекомыми-опылителями.

Дарвин описал эти и многие другие орхидеи в книге с длинным названием «О различных приспособлениях, посредством которых британские и заморские орхидеи опыляются насекомыми, и о положительных эффектах скрещивания». Как и в «Происхождении видов», Дарвин развивал теорию эволюции, но делал это более искусно, чем в предыдущей книге. Автор вел читателя от одной орхидеи к другой, показывая сложное устройство каждого цветка и его уникальные приспособления к половой жизни. Если прежде он показал, что морские уточки — это высокоразвитые ракообразные, то теперь наглядно продемонстрировал, что орхидеи — высокоразвитые цветковые растения. Эволюция растянула, перекрутила и трансформировала части обычных цветов, чтобы превратить их в катапульты и другие устройства, при помощи которых орхидеи распространяют свою пыльцу.

Дарвин был абсолютно убежден, что причудливая форма цветков орхидей сформировалась именно в процессе коэволюции; он даже высказал в книге смелое предсказание. Как раз в то время исследователи нашли на Мадагаскаре орхидею Angraecum sesquipedale с ее 40 сантиметровым нектарником. Дарвин высказал уверенность в том, что на острове найдется и насекомое с соответствующим по размеру длинным язычком, как бы странно это ни звучало. Пыльца орхидеи, написал он, «не будет извлечена, пока какой-нибудь огромный мотылек с необычайно длинным хоботком не попытается выпить последнюю каплю нектара».

Время шло, а чудесного мотылька все не было. Но Дарвин, несмотря ни на что, продолжал надеяться. И только в 1903 г. энтомологи сообщили о существовании именно такого насекомого. Находка получила название Xanthopan morgani praedicta (praedicta означает «предсказанный») в честь Дарвинова предсказания. Сегодня биологам известно немало и других видов мотыльков и мух с длинными язычками, при помощи которых они пьют нектар других цветков с такими же длинными нектарниками. Такие пары можно найти не только на Мадагаскаре, но также в Бразилии и Южной Африке. Но можно с уверенностью сказать: счастлив ученый, у которого хотя бы однажды сбылось самое странное, самое необычное предсказание.

Матрица коэволюции

Коэволюция — гораздо более мощное и распространенное явление, чем мог предположить Дарвин. Даже среди растений, подсказавших ему саму концепцию коэволюции, оно встречается значительно чаще, чем представлялось ранее. В настоящий момент ученые признают, что громадному большинству цветковых растений — 290 000 видов — для распространения пыльцы необходимы животные (лишь у 20 000 видов пыльца может разноситься ветром или водой). Вместо нектара некоторые растения предлагают насекомым в качестве «вознаграждения» смолу или масло, которые те используют при строительстве гнезд. Томаты и некоторые другие растения даже делятся с насекомыми пыльцой. Как правило, они держат пыльцу в особых контейнерах, напоминающих солонки с отверстиями; насекомое, опустившись на цветок, начинает махать крылышками с частотой, которая заставляет контейнер резонировать и вытрясает из него пыльцу. Пыльца при этом не только становится главным блюдом на пиру насекомого, но и обсыпает его с ног до головы.

Конечно, опылением цветков занимаются в основном насекомые, но некоторые позвоночные — около 1200 видов, главным образом птицы и летучие мыши, — тоже не брезгуют этим занятием. Подобно опылителям-насекомым, они определяют ход эволюции тех растений, которые опыляют. Цветки, опыляемые птицами, привлекают их ярко-красными лепестками (насекомые не различают цвета). В отличие от ароматных орхидей, цветы, опыляемые птицами, не имеют запаха — ведь у птиц очень слабое обоняние. Они держат свой нектар в длинных широких трубках, в которые удобно залезать длинным жестким птичьим клювом. С другой стороны, растения, опыляемые летучими мышами, раскрывают свои цветы по ночам, когда мыши покидают свои насесты в поисках пищи. Чтобы облегчить рукокрылым поиск, некоторые цветки приобрели в процессе эволюции чашеобразную форму, удобную для отражения и фокусировки звуковых волн, которыми летучие мыши пользуются при эхолокации. Эти акустические зеркала привлекают внимание ночных летунов и, подобно маяку, ведут их к источнику пищи.

Культурные растения нуждаются в опылителях нисколько не меньше, чем их дикие предки и родичи. Без опылителей яблоневый сад остался бы бесплодным, а на кукурузном поле невозможно было бы отыскать ни одного початка. Но растения — как дикие, так и культурные, — зависят в своем существовании и от других эволюционных партнеров. Растения производят органические углеводороды из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, а вот извлекать из почвы азот, фосфор и другие питательные вещества им гораздо сложнее. К счастью, корни многих видов растений переплетаются с тончайшей сетью грибных волокон, которые обеспечивают им питание.

Грибы производят ферменты, которые разлагают почву и помогают всасывать из нее фосфор и другие химические вещества. Они доставляют эти питательные вещества в корни растения, а взамен получают некоторое количество органических веществ, созданных растением в процессе фотосинтеза. Грибы дорого берут за свои услуги: они отнимают у дерева около 15% всех органических углеводородов, созданных за год. Но дело того стоит: без грибов многие растения вырастают чахлыми и слабыми. Некоторые виды грибов способны также уничтожать почвенных нематод и прочих вредителей, а также повысить выносливость растения к засухе и другим природным катаклизмам. Они делают запасы извлеченных из растений углеводов, а затем перегоняют их по сети грибницы. Если одно из деревьев, связанных с этой грибницей, будет испытывать дефицит углерода, грибы могут поставлять его через корни. Получается, что леса, прерии и соевые поля — это не набор отдельных особей, а всего лишь видимая часть громадной эволюционной матрицы.

Биохимическая война

В результате коэволюции может родиться поистине взаимовыгодное сотрудничество, но столь же легко она может превратить виды во врагов, тонко настроенных друг на друга. Постоянная угроза со стороны хищника подгоняет эволюцию жертвы, заставляя животных становиться еще мобильнее, еще несъедобнее, еще незаметнее. В ответ хищники тоже вольны развивать быстрые ноги, сильные челюсти или острое зрение. Таким образом, хищник и жертва вступают в своеобразную биологическую гонку вооружений, где на каждое новое приспособление одного противника следует адекватный ответ другого.

Гонка вооружений может дать животному грубую силу или скорость, а может — снабдить сложнейшими средствами ведения химической войны. Одно из лучших мест, где можно убедиться в этом, — болотистые равнины и леса тихоокеанского побережья, на северо-западе США. Там обитает орегонский тритон — 20-сантиметровое земноводное с ярко-оранжевым брюшком. При опасности тритон демонстрирует окружающим свое брюшко, и хищник поступит разумно, если отступится, распознав яркое пятно как предупреждение. Если хищник все же съест тритона, он почти наверняка погибнет — ведь тот производит нервный яд, достаточно мощный, чтобы убить 17 взрослых людей или 25 000 мышей.

Поскольку даже небольшой доли тритонова яда достаточно, чтобы погубить большинство хищников, можно решить, что тритон напрасно производит его так много. Но есть хищник, который остается угрозой даже для самых ядовитых тритонов. Эдмунд Броуди из Университета Юты и его сын, тоже Эдмунд, биолог Университета Индианы, обнаружили, что краснобокая подвязочная змея спокойно поедает орегонского тритона и не боится отравиться, поскольку обладает генетической устойчивостью к его яду.

У других хищников (включая и другие виды подвязочных змей) яд тритона блокирует некоторые каналы на поверхности нервных клеток, нарушая таким образом нервные связи и вызывая смертельный паралич. Но краснобокие змеи развили у себя в процессе эволюции особые нервные каналы, которые этот яд не может полностью блокировать. Пообедав орегонским тритоном, змея может на несколько часов впасть в оцепенение, но со временем придет в себя и полностью оправится. Угроза со стороны подвязочных змей заставила тритонов эволюционировать так, чтобы вырабатывать больше яда, а это, в свою очередь, ускорило эволюцию змей в направлении большей сопротивляемости.

Разумеется, нельзя сказать, что гонка вооружений между змеями и тритонами представляет собой равномерное движение в одном направлении, затрагивающее всех представителей вида. Эволюция работает не так. Борьба между хищником и жертвой разыгрывается одновременно в сотнях локальных популяций. К примеру, в окрестностях залива Сан-Франциско и на северном побережье штата Орегон коэволюция, похоже, шла полным ходом; там обитают очень токсичные тритоны и змеи с высокой сопротивляемостью яду. Но помимо горячих точек коэволюции, в общем ареале змей и тритонов существуют и холодные точки. Так, в некоторых популяциях на полуострове Олимпик тритоны почти не вырабатывают яда, а змеи, которые ими питаютс­я, почт­и не имеют сопротивляемости.

Отец и сын Броуди предполагают, что курс коэволюции определяют уникальные обстоятельства каждого конкретного места. Змеям, к примеру, за сопротивляемость к яду тритона приходится дорого платить. Оказывается, чем выше сопротивляемость, тем медленнее ползают змеи. Вообще, у змей между сопротивляемостью к яду тритона и скоростью существует какая-то не до конца понятная связь — и в результате змеи, устойчивые к яду, подвергаются дополнительной опасности со стороны птиц и других хищников. Возможно, холодные точки коэволюции — это те места, где подвязочным змеям постоянно угрожает нападение. С другой стороны, не исключено, что в горячих точках змеи сильнее зависят от тритонов, потому что другой добычи недостаточно. Но каковы бы ни были причины существования холодных и горячих точек, гены из тех и других распространяются по всему ареалу и змей, и тритонов. Иногда случается, что холодные точки полностью блокируют коэволюцию и гонку вооружений, но бывает и наоборот: горячие точки ко­эволюции доводят весь вид до смертельно опасных крайностей.

Жуки против растений: 300 млн. лет войны

В процессе коэволюционной борьбы между противниками могут возникать сложнейшие приспособления и механизмы, а не только яды и противоядия. Не исключено, что именно коэволюция является движущей силой видового разнообразия жизни на Земле.

Предположение о том, что коэволюция могла самым серьезным образом повлиять на развитие жизни, первыми высказали в 1964 г. два эколога, Пол Эрлих и Питер Рейвен. Рейвен и Эрлих указали, что, хотя опыляемые растения находятся с некоторыми насекомыми в дружеских отношениях, многим приходится вести с ними тотальную войну. Вспомните, как часто насекомые жуют листья, прогрызают ходы в древесине, пожирают плоды — вообще, всячески губят растения и наносят им вред. Поедая листья, насекомые лишают растения возможности производить фотосинтез, а обгрызая корни, отрезают их от источника воды и питательных веществ. Если съедено будет слишком много, растение просто погибнет. Но даже ограничиваясь семенами, насекомые лишают растения законных генетических наследников.

В процессе эволюции растения обзавелись физическими и химическими системами защиты от голодных жуков. У остролиста, к примеру, листья по периметру окружены острыми «зубами», которые довольно успешно защищают их от грызущих насекомых. (Если срезать шипы, жуки быстро найдут дорогу к сладкой мя­коти.) Некоторые растения в ответ на укусы насекомых начинают вырабатывать в своих тканях яд. Другие защищаются при помощи пронизывающей листья и стебли сети трубочек, наполненных липкой смолой или клейким соком. Стоит насекомому во время обеда задеть одну из трубочек, и на него обрушится поток смолы или млечного сока; неудачливое насекомое утонет в нем, и возможно, окажется погребенным в куске янтаря или шарике каучука. Есть растения, которые в случае нужды умеют позвать на помощь. В ответ на укус гусеницы они выпускают в воздух химические вещества, привлекающие ос-паразитов. Осы откладывают яйца в гусениц, и их личинки пожирают вредителей изнутри.

Рекомендуем по этой теме:

Эрлих и Рейвен считают, что любая разновидность растений, которой удалось разработать какой-либо способ защиты от вредителей, получает возможность агрессивно размножаться и расширять ареал. Угроза вымирания для этих растений ослабевает, зато увеличиваются шансы продолжить род и даже разветвиться на новые виды. Со временем их потомки станут более разно­образными, чем другие, которым не удалось избежать внимания вредителей.

Для насекомых эти новые растения подобны новому неизведанному континенту, который внезапно поднялся из глубин океана и ждет своих исследователей. Но чтобы добраться до него, им придется «придумать» способ обойти новую систему защит­ы растений и обзавестись соответствующими механизмами. Семейство насекомых, которому это удастся, сможет спокойно колонизировать новые территории; в отсутствии конкуренции со стороны других насекомых они будут процветать, размножаться и дробиться на виды. Вполне возможно, что именно такая коэволюция — новое средство защиты, нападение, снова защита… — объясняет разные уровни разнообразия среди растений и среди насекомых.

Гипотеза Эрлиха и Рейвена казалась заманчивой, но практически непроверяемой. Ученые никак не могли смоделировать эволюционные процессы последних 300 млн лет, чтобы посмотреть, как разыгрывалась во времени коэволюция растений и их вредителей-насекомых. Но в начале 1990 х гг. гарвардский энтомолог Брайан Фаррелл придумал, как для проверки гипотезы использовать существующее разнообразие растений и насекомых. Появился шанс посмотреть, насколько правы Эрлих и Рейвен.

В первом эксперименте Фаррелл решил проверить, действительно ли появление новой системы защиты способствует бурному разнообразию среди растений. В качестве объекта исследований он выбрал эволюцию канальцев с млечным соком, цель которых — утопить кормящееся насекомое. Фаррелл обнаружил, что такая система защиты появилась независимо у 16 семейств растений. Он подсчитал число видов, которым дали рост эти семейства, и сравнил его с числом близкородственных видов, но лишенных канальцев с соком. В 13 случаях из 16 группы с канальцами оказались гораздо более разнообразными, чем родственные им группы без канальцев. К примеру, гингко и хвойные деревья происходят от не слишком далекого общего предка, но семейство гингко, лишенное каналов, состоит из одного-единственного вида. Хвойные же, получив канальцы со смолой, активно развивались и породили 559 видов, от сосны до тиса. Маргаритки и одуванчики принадлежат к весьма разно­образной группе млечных растений, известных как Asterales; в рядах этой группы насчитывается 22 000 видов. У их ближайших бесканальцевых родичей Calyceraceae (калицеровых) — всего 60. Развив у себя оборонительные канальцы, эти растения вполне оправдали предсказание Эрлиха и Рейвена: надежно защитившись от врагов, они обрели свободу развития и добились гораздо большего разнообразия, чем их незащищенные собратья.

Затем Фаррелл перешел ко второй части гипотезы Эрлиха и Рейвена: насекомые, сумевшие колонизировать новую защищенную линию растений, в свою очередь испытывают всплеск разнообразия. Он выбрал для изучения чрезвычайно разно­образную группу насекомых: жуков. Биолог Дж. Холдейн любил говорить, что если из биологии и можно узнать что-то о природе Создателя, так это то, что Он «необычайно любил жуков». Если насекомые — самая разнообразная группа животных, то жуки, которых известно 330 000 видов, — безусловно, самая разнообразная группа насекомых. Фаррелл решил выяснить, как им удалось достичь такого разнообразия.

Прежде всего он составил для жуков эволюционное древо. Выяснилось, что сначала жуки не питались растениями. Вообще, самые примитивные жуки питались грибами и мелкими насекомыми. И сегодня некоторые виды жуков, к примеру, долгоносики, продолжают вести примитивный образ жизни. Но 230 млн лет назад новая ветвь жуков переключилась на питание растениями. Большинства самых обычных растений, к которым мы привыкли, тогда еще не было. К примеру, не было цветковых растений. Ранние растительноядные жуки специализировались на существовавших тогда голосеменных растениях (в эту группу входят хвойные, гингко и саговые пальмы). Питаясь голосеменными, новые группы жуков развились в гораздо большее число видов, чем их родичи, которые питались грибами и насекомыми.

Около 120 млн лет назад начали появляться покрытосеменные, они же цветковые, растения, оказавшиеся значительно более приспособленными и разнообразным, чем голосеменные. По мере того как они развивались, пять разных семейств жуков сумели перебраться с голосеменных на цветковые растения. Фаррелл обнаружил, что во всех пяти случаях те жуки, которым это удалось, достигли большего разнообразия, чем те их родичи, что остались на голосеменных. В некоторых случаях разно­образие новых групп жуков умножилось более чем в тысячу раз. Как и предсказывали Эрлих и Рейвен, новые жуки опробовали множество новых способов питания и жизни на новых растениях. Жуки, живущие на голосеменных растениях, специализируются на сосновых шишках или подобных семясодержащих структурах. Жуки, которым удалось перебраться на цветковые растения, начали пробовать разные сорта пищи — кору, листья, корни.

Никто не проверял другие группы насекомых настолько тщательно, но скорее всего там тоже выявилась бы подобная закономерность: секрет успеха — коэволюция с цветковыми растениями. Кроме того, как все хорошие исследования, работа Фаррелла наводит на новое размышление: почему на свете так много цветковых растений? Отчасти ответ, вероятно, заключается все в той же коэволюции. По мере того как насекомые изобретали все новые и новые способы пожирания цветковых растений, те испытывали сильное эволюционное давление и искали способы сдерживания. Одновременно некоторые насекомые, такие как пчелы, развивали с растениями более взаимовыгодное сотрудничество, помогая цветковым опыляться и распространять пыльцу. Возможно, такое сотрудничество помогло им избежать вымирания и породить больше видов. Ученые выяснили, что разно­образие порождает разнообразие.

Человек против жука

Жуки и другие насекомые эволюционировали вместе с растениями, которыми они питаются, сотни миллионов лет. В последние несколько тысяч лет мы, люди, внезапно изменили условия их коэволюции: мы окультурили растения и попытались избавить их от насекомых-вредителей. В большинстве случаев мы попытались остановить насекомых, не принимая в расчет реальных процессов коэволюции. В результате значительная часть наших усилий оборачивается бедой или по крайней мере серьезными проблемами. Пожалуй, самое наглядное проявление коэволюции в действии, — стремительный рост резистентности насекомых к пестицидам.

Человек начал окультуривать растения около 10 000 лет назад. Когда первые крестьяне засеяли свои поля чечевицей и полбой, насекомые этого не заметили и продолжали поедать растения на полях точно так же, как до этого поедали их диких предков. Поначалу человек мог только молиться богам об избавлении от вредителей; реально ничего сделать было невозможно. Бывали случаи, когда насекомых даже привлекали к суду. В 1478 г. жуки съели весь урожай вокруг швейцарского города Берна, и в ответ мэр города поручил одному из городских юристов обратиться в церковный суд и потребовать наказания преступников. «Причиняя вред, они наносят ущерб вечному Богу», — жаловались жители города. Жукам тоже был назначен адвокат; защитник и обвинитель сошлись в суде и красноречиво изложили дело. Выслушав обе стороны, епископ вынес решение в пользу крестьян и объявил жуков воплощением дьявола. «Мы обвиняем их и налагаем на них проклятие, — объявил он, — и приказываем им повиноваться и предаем их анафеме именем Отца, Сына и Святого Духа, чтобы они убирались со всех полей, земель, огородов, семян, плодов и прочих продуктов и удалились».

Жуки и не подумали удалиться. Они продолжали как ни в чем не бывало есть посевы. Тогда было решено, что жуки — не воплощение диавола, а наказание, наложенное Господом на крестьян за тяжкие грехи. Как только крестьяне заплатили церкви десятину с того небольшого урожая, который им удалось все же собрать, жуки пропали. Или, может быть, они просто истощили запасы пищи, и численность популяции резко упала — совершенно естественным образом.

Когда не помогли судебные процессы и заклинания, крестьяне прибегли к ядам. Еще шумеры 4500 лет назад начали посыпать свои посевы серой; в Древнем Риме были популярны деготь и жир. Древние земледельцы открыли, что вещества, содержащиеся в некоторых растениях, также способны защитить посевы от вредителей. Греки, прежде чем посадить семена, вымачивали их в настое из огурцов. В XVII в. европейцы начали извлекать из растений, таких как табак, химические вещества, которые оказались еще более мощным средством от вредителей, чем прежние настои. Пиретрины, полученные в 1807 г. из кавказской ромашки, используются в сельском хозяйстве до настоящего времени.

Параллельно с поиском более эффективных пестицидов европейцы устраивали огромные поля и плантации, как в Европе, так и в недавно открытых колониях. Для насекомых как будто накрыли громадные пиршественные столы. Во многих странах начались настоящие эпидемии насекомых-вредителей. Крестьяне начали прибегать к более мощным пестицидам, таким как цианиды, мышьяк, сурьма и цинк; они смешивали медь с известью и получали смесь, известную как парижская зелень. Изобретение аэропланов и опрыскивателей сильно расширило возможности сельских тружеников: теперь пестицидами можно было сплошь обрабатывать целые поля, и к 1934 г. американские фермеры использовали в год 30 млн фунтов серы, 7 млн фунтов пестицидов на мышьяке и 4 млн фунтов парижской зелени.

Рекомендуем по этой теме:

Около 1870 г. в Сан-Хосе, штат Калифорния, появилось маленькое плодовое насекомое; вероятно, оно было завезено в США с рассадой из Китая. Этот вредитель, получивший название щитовка калифорнийская, быстро распространился по Соединенным Штатам и Канаде, уничтожая по пути под корень плодовые деревья. Садоводы обнаружили, что лучший способ борьбы с новым вредителем — опрыскивать сад смесью серы и извести. Через несколько недель после опрыскивания дерева щитовка на нем полностью исчезала. Известково-серный раствор получил название калифорнийской жидкости.

Однако в начале XX в. садоводы начали замечать, что традиционная смесь серы и извести работает не так уж хорошо. Как правило, несколько особей щитовки на дереве оставалось в живых после опрыскивания, и со временем численность вредителя полностью восстанавливалась. Садоводы долины Кларкстон в штате Вашингтон, к примеру, пришли к убеждению, что производители подмешивают что-то в пестицид и разбавляют его безвредными добавками. Пытаясь гарантировать себе чистый беспримесный яд, они построили собственную фабрику и начали поливать деревья пестицидами местного производства — но щитовка продолжала распространяться, не обращая внимания на новшества. Энтомолог А. Л. Меландер осмотрел деревья и обнаружил, что щитовки припеваючи живут на листьях под толстой коркой высохшего спрея.

Меландер начал подозревать, что махинации с производством яда здесь ни при чем. В 1912 г. он сравнил эффективность действия яда в разных частях штата Вашингтон. Выяснилось, что в Якиме и Саннисайде известково-серный раствор убивает всех щитовок на дереве до последней, а в Кларкстоне от 4 до 13% насекомых остаются в живых. С другой стороны, кларкстонские щитовки, как и насекомые в других частях штата, полностью гибли от другого пестицида, производившегося на основе мазута. Иными словами, кларкстонские щитовки обладали избирательной резистентностью к известково-серному раствору.

Этот любопытный факт заинтересовал Меландера. Он знал, что, если конкретная особь насекомого съест небольшое количество яда, к примеру, мышьяка, у нее может появиться иммунитет к этому яду. Но поколения калифорнийской щитовки сменялись так быстро, что каждое насекомое за свой век успевало пережить лишь одно опрыскивание и никак не могло приобрести иммунитет к яду.

Меландеру пришла в голову радикальная мысль: что если случайная мутация подарила нескольким щитовкам сопротивляемость к известково-серному раствору? Когда садовод опрыскивал свои деревья, в живых оставались эти несколько особей и некоторое количество других, не обладающих резистентностью, но не получивших смертельной дозы яда. Уцелевшие щитовки затем скрещивались, и гены резистентности с каждым поколением получали в популяции все большее распространение. В зависимости от пропорции уцелевших щитовок деревья могли вновь покрыться резистентными или нерезистентными насекомыми. В долине Кларкстон садоводы пользовались известково-серной смесью дольше других садоводов северо-запада США, к тому же они заливали свои деревья ядом практически полностью. Тем самым фермеры сами подталкивали эволюцию самых резистентных щитовок.

Меландер опубликовал свои идеи в 1914 г., но никто не обратил на публикацию особого внимания: все были слишком заняты поиском новых, еще более мощных пестицидов. В 1939 г. швейцарский химик Пауль Мюллер обнаружил, что смесь хлора с углеводородами убивает насекомых эффективнее любого известного пестицида. Новый пестицид получил название ДДТ и показался едва ли не панацеей от всех проблем с вредителями. Простой и дешевый в производстве, новый пестицид уничтожал многие виды насекомых и был достаточно стабилен, чтобы храниться на складах годами. При использовании в малых дозах — а при его силе этого было достаточно — он вроде бы никак не угрожал здоровью людей. С 1941 по 1979 г. в мире было произведено 4,5 млн тонн ДДТ — почти по килограмму на каждого живущего человека, будто то мужчина, женщина или ребенок. ДДТ был таким мощным и дешевым, что фермеры практически отказались от прежних — казалось, безнадежно устаревших — способов борьбы с вредителями. Люди перестали осушать застойные водоемы и выводить устойчивые к вредителям сорта растений.

ДДТ и подобные ему пестициды внушили человеку опасную иллюзию: мысль о том, что вредителей можно не только контролировать, но и полностью уничтожить. Фермеры начали опрыскивать свои поля не только в случае вспышек численности вредителя, но просто так, в порядке профилактики. Одновременно работники здравоохранения решили, что ДДТ поможет человечеству справиться с комарами — разносчиками серьезных болезней, в том числе малярии. В 1955 г. в книге «Победа человека над малярией» Пол Рассел из Рокфеллеровского университета пообещал: «Впервые даже страны со слаборазвитой экономикой смогут, независимо от климата, полностью изгнать малярию из своих пределов».

ДДТ, бесспорно, спас множество жизней и уберег огромное количество урожая, но даже в первые годы его триумфального шествия некоторые ученые уже видели признаки беды. В 1946 г. шведские ученые обнаружили комнатную мушку, которую уже невозможно было убить при помощи ДДТ. Чуть позже комнатные мушки в других странах тоже приобрели резистентность к этому пестициду. Вскоре появились и другие виды, способные сопротивляться. Предупреждение Меландера полностью оправдалось. К 1992 г. резистентностью к ДДТ обзавелись более 500 видов, и их число все еще растет. Вначале, когда ДДТ только начал давать сбои, фермеры просто увеличили дозу; когда и это перестало помогать, переключились на более новые пестициды, такие как малатион; когда и он начал отказывать, занялись поисками еще более действенных средств.

Поход на вредителей с арсеналом из ДДТ и других аналогичных ядов закончился грандиозным поражением. В настоящее время только в США каждый год тратится более 2 млн тонн пестицидов. Это в 20 раз больше, чем в 1945 г., хотя новейшие пестициды гораздо более токсичны (иногда в 100 раз). Несмотря на это, доля урожая, которую человек теряет из-за насекомых, выросла с 7 до 13% — в значительной степени потому, что увеличилась сопротивляемость насекомых.

Вообще, неудача ДДТ оказалась незапланированным — и весьма масштабным — эволюционным экспериментом, не менее убедительным, чем Дарвиновы вьюрки или гуппи Тринидада. Как указывали в 1964 г. Эрлих и Рейвен, растения сотни миллионов лет занимались изобретением и производством естественных пестицидов, а насекомые все это время коэволюционировали с ними и изобретали обходные пути. В последние несколько тысяч лет насекомым пришлось столкнуться с новыми — человеческими — ядами на привычных съедобных растениях, и насекомые поступили так, как поступали всегда: начали искать обходные пути и способы сопротивления. Коэволюция вступила в эру человечества.

Новый пестицид при первом опрыскивании убивает громадное большинство насекомых. Тем не менее некоторым насекомым везет, они не получают смертельной дозы яда и остаются в живых; кроме того, выживают носители каких-нибудь редких мутантных генов, которые — совершенно случайно — обеспечивают сопротивляемость к данному пестициду. Возможно, эти мутации уже возникали, и не раз, в истории вида, но в обычных обстоятельствах они лишь мешали своим носителям; насекомые с этими мутациями проигрывали в конкурентной борьбе, а потому мутации вновь исчезали из генома. При постоянном возникновении и исчезновении таких невыгодных мутаций складывается генетическое равновесие, при котором в любой момент в популяции присутствует несколько — очень немного — особей с мутантными генами. И в момент, когда на сцену выходит пестицид, носители мутантных генов внезапно обретают серьезнейшее преимущество перед собратьями и соперниками.

Сопротивляемость насекомых-мутантов может быть основана на самых разных факторах. Они могут появляться на свет с более толстым, чем обычно, слоем кутикулы на теле, и этот слой предохраняет их от действия химиката. Их клетки могут производить мутантный протеин, способный резать молекулы пестицида на кусочки. Наконец, они могут просто испытывать беспокойство при контакте с пестицидом и улетать прежде, чем успеют получить смертельную дозу.

После опрыскивания уцелевшие насекомые оказываются в привилегированном положении — у них практически нет конкурентов. Но этого мало. Они могут заодно освободиться от паразитов и хищников, ведь яд может подействовать и на них. Благодаря отсутствию конкуренции за пищу и врагов, которые могли бы сдерживать их численность, уцелевшие насекомые переживают всплеск численности. При спаривании резистентных особей друг с другом или с уцелевшими нерезистентными насекомыми мутантные гены быстро распространяются. Если опрыскивание проводится достаточно тщательно, нерезистентные формы могут исчезнуть практически полностью.

Пестициды — не лучшая замена коэволюции. Растения и насекомые способны с каждым поколением вырабатывать новые механизмы защиты и нападения, а ученым на разработку новых пестицидов требуются годы — и все это время сопротивляемость, которую обретают насекомые, требует серьезных вложений. Крестьяне вынуждены тратить на новые пестициды все больше денег. В отличие от естественных средств защиты, к которым растения приходят в процессе эволюции, пестициды иногда убивают не только вредителей, но и дождевых червей и других подземных обитателей, без которых невозможно формирование почвы из органического вещества. Некоторые пестициды убивают пчел и других опылителей. Пестициды сохраняются в природной среде многие годы и перемещаются на тысячи километров. Помимо всего прочего, они убивают и людей — непосредственно, через отравление сельскохозяйственных земель; кроме того, имеются тревожные — хотя и очень спорные — свидетельства связи между воздействием пестицидов и некоторыми типами рака.

Совсем недавно ученые предложили новое решение проблемы пестицидов в форме генетически модифицированных растений. К настоящему моменту 8 млн гектаров засеяно растениями, геном которых дополнен генами бактерий; эти гены позволяют растениям производить собственные пестициды. Бактерия Bacillus thuringiensis, у которой взяты гены, живет в почве и паразитирует на гусеницах бабочек и мотыльков. B. thuringiensis производит особый белок, который нарушает работу клеток пищеварительного тракта гусеницы и вызывает ее голодную смерть. В культуре эта бактерия (известная как Bt) содержится и используется с 1960 х гг., полученным биоинсектицидом опрыскивают все что угодно — от экологических ферм до лесов. Ее токсин безопасен для млекопитающих и быстро разлагается под действием солнечного света. Но если прежде бактерия использовалась отдельно, то теперь биохимики сумели внедрить гены Bt в геном различных сельскохозяйственных растений — хлопка, кукурузы и картофеля, — и теперь эти растения производят токсин Bt в собственных тканях. Насекомые, нападающие на трансгенные растения, получают дозу Bt и гибнут.

Рекомендуем по этой теме:

Агентство по охране окружающей среды надеется, что растения, производящие Bt, не станут очередной жертвой коэволюции. Вообще, если хлопковод засеет все свои поля трансгенными семенами, то насекомые, столкнувшись с огромными площадями ядовитых растений, вероятно, выработают метод защиты. Однако агентство требует, чтобы по крайней мере 20% своих земель земледельцы засеивали обычными сортами. Эти участки станут убежищами для нерезистентных особей; при скрещивании их с отдельными резистентными насекомыми произойдет расщепление признаков, и гены резистентности не получат особого распространения.

Такой подход, естественно, требует сотрудничества со стороны земледельцев — ведь им приходится жертвовать частью урожая на полях, засеваемых обычными сортами растений. Можно рассчитывать лишь на то, что горький опыт общения с пестицидами удержит многих фермеров от излишеств и помешает им засадить трансгенными сортами все свои поля. Вообще, если этот метод борьбы с вредителями продержится сколь­ко нибудь долго, то лишь благодаря должному пониманию коэволюции. Но если сопротивляемость все же распространится в популяции, фермерам, возможно, придется покупать новые модифицированные сорта растений, которые будут производить новый токсин, — иными словами, пестицидная гонка сменится трансгенной.

Из коэволюции можно извлечь и другие уроки борьбы с вредителями. Так, насекомые были бы менее опасны, если бы фермеры перестали засеивать громадные площади монокультурой. Если выращивать одновременно разные растения, специализированным вредителям будет трудно набрать достаточный репродуктивный импульс для серьезной вспышки численности. Потребители тоже могут помочь. Покупая фрукты в супермаркете, вы, вероятно, выбираете только безупречные плоды и проходите мимо тех, на которых есть хоть малейшее пятнышко. Садоводы, естественно, знают об этом и принимают все возможные меры, чтобы поставлять идеальные плоды в супермаркеты. Необходимо помнить, что для этого им приходится применять пестициды в больших количествах — иначе просто не удается полностью обезопасить плоды от насекомых. На самом же деле слегка тронутый плод совершенно безопасен. Если бы потребители с большей охотой покупали неидеальные фрукты, садоводы могли бы в несколько раз снизить дозы пестицидов, и эволюционное давление на насекомых тоже ослабло бы.

Муравьи: первые земледельцы

Мы, люди, гордимся своими изобретениями и считаем, что первыми придумали сельское хозяйство, но на самом деле это не так. В результате одного из самых необычайных эпизодов коэволюции некоторые виды муравьев еще 50 млн лет назад начали разводить грибы. Их плантации и сегодня весьма успешны, к тому же муравьям удалось избежать многих проблем с вредителями, от которых так страдают земледельцы-люди. Нам было бы очень полезно поучиться у муравьев.

Муравьи-листорезы обитают в тропических лесах по всему миру. У многих видов этих муравьев существует каста крупных муравьев-фуражиров, которые каждый день отправляются на поиски деревьев и кустов. Они взбираются на растения и откусывают части листьев, которые затем дружной колонной несут в гнездо. Там крупные муравьи передают листья более мелким, и те делят принесенные кусочки на более мелкие. Затем в дело вступают еще более мелкие муравьи, получаются еще более мелкие кусочки и т. д., пока листья не превратятся в однородную зеленую массу. Затем муравьи распределяют полученную массу как удобрение по плантациям грибов, расположенным на нижних уровнях гнезда. Грибы пробиваются сквозь плотную лиственную массу и вырастают, а муравьи затем собирают части грибов, богатые питательными веществами. (Не все муравьи, занимающиеся разведением грибов, удобряют свои плантации листьями; многие виды собирают для этого в лесной подстилке другие органические вещества, такие как опавшие цветы и семена.)

Грибы, растущие на плантациях муравьев-листорезов, полностью зависят от своих хозяев. Обычные грибы для размножения выращивают плодовое тело, наполненное спорами, которые затем разносит ветер. Садовые грибы потеряли способность выращивать плодовое тело. Они растут в муравьиных гнездах и покидают их только тогда, когда юная царица, отправляясь основывать новую колонию, берет кусочек грибницы в рот.

Муравьи-листорезы получают за свои труды неплохое вознаграждение. Дело в том, что они не способны переваривать растительные ткани и поэтому в большинстве не могут воспользоваться громадными запасами пищи, которые их окружают. Муравьи-листорезы поручают тяжелую работу по переработке листьев своим одомашненным грибам. Именно сотрудничество с грибами позволило этим муравьям стать сильнейшими игроками тропического леса. В некоторых регионах муравьи съедают до пятой части всех вырастающих за год листьев.

Пытаясь понять, как возникло такое замечательное сотрудничество, ученые исследуют эволюционные взаимоотношения между муравьями и грибами. Поскольку все 200 видов муравьев, занимающиеся разведением грибов, состоят в близком родстве (и в рядах этой тесной группы нет видов, которые бы не занимались земледелием), ученые давно пришли к выводу, что началось все с единственной изначальной линии муравьев, которые изобрели земледелие. После этого секрет передавался потомкам во рту каждой новой царицы. По мере появления новых видов муравьев их грибы тоже эволюционировали и образовывали новые виды. Ясно, что в таком случае эволюционное древо муравьиных грибов должно было точно отображать эволюционное древо самих муравьев.

Но оказалось, что на самом деле все было не так. Еще в начале 1990 х гг. Ульрих Мюллер из Техасского университета и Тед Шульц из Смитсонианского института начали объезжать джунгли по всему миру и собирать муравьев-листорезов и образцы их грибов. В лабораториях ученые и их коллеги упорядочили ДНК муравьев и грибов и восстановили по ним эволюционные связи. Получилось, что муравьи независимо одомашнивали разные грибы по крайней мере шесть раз. Далее эти шесть различных поколений одомашненных грибов эволюционировали параллельно с муравьями и дробились на виды тогда же, когда это делали их хозяева-муравьи. Но во многих случаях колонии муравьев обменивались между собой видами грибов.

В настоящее время Мюллер выясняет, как могли проходить такие обмены. «Один из возможных сценариев, — говорит он, — состоит в том, что время от времени патогенные микроорганизмы губят целые плантации. Муравьям ничего не остается, кроме как пойти к соседнему гнезду и украсть кусочек грибницы на замену или временно объединиться с муравьями соседнего гнезда в единую общину. Но иногда мы видим, что муравьи вторгаются в соседнее гнездо силой, уничтожают его обитателей и захватывают их плантации».

Благодаря работам Мюллера муравьи теперь представляются более похожими на людей-земледельцев, чем когда-либо прежде. Наши предки в Китае, Африке, Мексике и на Ближнем Востоке одомашнили несколько растений и животных — крохотную долю всех живущих на Земле диких видов, точно так же, как муравьи одомашнили несколько из сотен тысяч видов грибов. Человеческие культуры контактировали между собой и обменивались одомашненными растениями, как муравьиные роды спорами грибов. Единственная серьезная разница между человеком и муравьем состоит в том, что муравьи занялись сельским хозяйством на 50 млн лет раньше нас.

Муравьям-листорезам тоже приходится бороться с вредителями, как и земледельцам-людям. В случае муравьев это, к примеру, грибы-паразиты — определенные виды грибов, паразитирующие на садовых грибах муравьиных плантаций. Одна-единственная спора гриба-паразита, попавшая на плантацию, может уничтожить ее за несколько дней.

Но Кэмерон Карри, коллега Мюллера по Техасскому университету, обнаружил, что муравьи охраняют свои плантации от грибов-паразитов и активно пользуются при этом фунгицидам­и. Тела муравьев покрыты тонким пылевидным слоем бактерий Streptomyces. Эти бактерии производят химическое вещество, которое убивает грибы-паразиты и одновременно стимулирует рост садовых грибов. Каждый из 22 видов муравьев-листорезов, которые исследовал Карри, является носителем собственного штамма Streptomyces.

Судя по тому, что все виды муравьев-листорезов, изученные Карри, носят с собой Streptomyces, вполне возможно, что самые первые муравьи-земледельцы миллионы лет назад тоже пользовались этими бактериями. Тем не менее за все это время грибы-паразиты не выработали сколько нибудь существенной сопротивляемости фунгициду. Как такое может быть? Ведь мы, люди, получили (сами того не желая) резистентные виды вредителей всего за несколько десятков лет. Карри с коллегами только начинают разбираться в этом вопросе, но у них уже есть рабочая гипотеза: когда мы пользуемся пестицидом, мы берем отдельную молекулу, изолируем ее, воспроизводим в громадных количествах и обрушиваем на насекомых. Но Streptomyces — живой организм, способный изобретать новые формы фунгицидов в ответ на любое приспособление, которое появляется у грибов-паразитов. Иными словами, муравьи используют законы эволюции в своих интересах, тогда как мы обращаем их против себя.

Вдовы эволюции

Коэволюция способна соединять виды неразрывными узами «брака», но в случае вымирания одного из видов второй может «овдоветь». Если один из видов-партнеров вымирает, остальным приходится бороться и выживать самостоятельно. Иногда такая борьба заканчивается поражением, и в конце концов овдовевшие виды тоже исчезают с лица земли.

Даниэль Янцен, эколог из Университета Пенсильвании, работающий в лесах Коста-Рики, утверждает, что многие деревья Нового Света овдовели таким образом в конце последнего ледникового периода. Многие виды растений распространяют свои семена при помощи животных. Деревья выращивают плоды, которые привлекают животных своей сладкой мякотью, а семена снабжают плотной оболочкой, позволяющей им перенести путешествие по пищеварительному тракту животного. Семена неповрежденными выходят с пометом животных и прорастают далеко от тех мест, где выросли.

Семена, унесенные далеко от дерева-родителя, имеют лучшие шансы на выживание. Те, что просто падают на землю под деревом, часто съедают местные жуки; но даже если семечку удается прорасти, молодому деревцу трудно придется в родительской тени. Кроме того, распространение семян — хорошая страховка от вымирания: если, к примеру, ураган повалит целый лес, отпрыски деревьев, выросшие в нескольких километрах от этого места, могут и уцелеть.

Если садовые деревья приспосабливаются к определенному опылителю, то многие другие растения адаптируют свои плоды так, чтобы они привлекали определенных животных. Некоторые плоды привлекают птиц ярким цветом; плоды растений, которые ориентируются на летучих мышей и других ночных животных с плохим цветным зрением испускают вместо этого сильный аромат. Но, указывает Янцен, плоды некоторых растений настолько необычны, что живущим ныне животным очень трудно разносить их. В Коста-Рике, где он работает, распространением семян занимаются летучие мыши, белки, птицы и тапиры. Никто из них не в состоянии питаться плодами дерева Cassia grandis. Плоды кассии вырастают до полуметра длиной, ее семена размером с вишню заключены в волокнистой мякоти, окруженной деревянистой кожурой. Поскольку ни одно животное Коста-Рики не ест плоды кассии, они просто висят на ветках, пока жуки не просверлят твердую корку, не проберутся внутрь и не уничтожат бóльшую часть семян.

Плоды кассии и многих других растений Нового Света слишком крупны, тверды и волокнисты для современных животных, но надо признать, что для гигантских наземных ленивцев, верблюдов, лошадей и многих других млекопитающих, вымерших 12 000 лет назад, они были бы идеальной пищей. У этих животных был достаточно большой рот, чтобы хватать подобные плоды, и достаточно сильные зубы, чтобы их раскусывать. Миллионы лет, утверждает Янцен, гигантские плоды эволюционировали совместно с гигантскими млекопитающими. Пока другие растения адаптировали свои плоды для птиц или летучих мышей, эти деревья ориентировались на мегафауну.

Крупные млекопитающие Старого Света до сих пор поддерживают тесные отношения с некоторыми растениями — к примеру, суматранский носорог с удовольствием поедает плоды манго и разносит их гигантские семена со своим пометом. Твердая корка и волокнистая мякоть коста-риканских фруктов может быть серьезным препятствием для мелких животных и птиц, но для наземного ленивца их поедание не составило бы проблемы. Ленивец, вероятно, пасся под деревьями, вынюхивая на земле упавшие спелые плоды. Обнаружив такой плод, он захватывал его целиком в свой огромный рот и раскалывал скорлупу массивными коренными зубами. Пока он неторопливо пережевывал волокнистую мякоть, крупные семена, обычно покрытые маслом, проскальзывали в его гигантский пищевод. Позже, когда животное успевало удалиться от дерева на несколько километров, семена выходили из его пищевода вместе с солидным количеством экскрементов и прорастали.

В плейстоценовую эпоху леса Коста-Рики были не уникальн­ы. Вероятно, по всему Новому Свету плоды растений эволюционировали совместно с гигантскими млекопитающими. Янцен предположил, что в конце этой эпохи овдовели и многие другие растения, такие как авокадо или папайя. С вымиранием гигантских млекопитающих все эти растения понесли очень серьезные потери. В некоторых случаях их семена теперь разносят другие, более мелкие животные, такие как тапиры или грызуны, но их распространение стало гораздо менее надежным, поскольку многие семена при этом съедаются мышами и насекомыми. Многие виды стали редкостью — ведь взрослые деревья умирают, не вырастив себе замены.

Появление испанцев с лошадьми и крупным рогатым скотом помогло плейстоценовой экосистеме Нового Света немного оправиться. Эти крупные млекопитающие обожают плоды овдовевших растений. К примеру, коста-риканский плод под названием jicaro имеет такую твердую скорлупу, что люди делают из нее ложки и черпаки; Янцен обнаружил, что лошадь — единственное на сегодняшний день животное в Коста-Рике, способное расколоть этот плод зубами. Собственно, она с удовольствием занимается этим, и семена этого растения вместе с мякотью попадают в пищеварительную систему, проходят по кишечнику и выходят с пометом. До появления в Новом Свете лошадей семена jicaro вообще не могли покинуть свою твердую тюрьму-скорлупу. Так что лошади и крупный рогатый скот не только наносят вред дикой природе Нового Света — вытаптывают тонкие почвы и губят травянистые равнины, — но и в какой-то степени помогают растениям вроде jicaro вернуть себе прежнюю мощь и славу.

Вымирание крупных млекопитающих Нового Света оставило в беде деревья, за миллионы лет привыкшие полагаться на этих животных в распространении семян. Янцен утверждает, что последние 12 000 лет ареал этих овдовевших растений постоянно уменьшается, и даже с учетом той слабой помощи, которую они теперь получают от завезенных на континент домашних животных, им по прежнему грозит вымирание. Но сейчас, когда темпы вымирания видов растут, человек, возможно, создает новое поколение эволюционных вдов.

Не исключено, что среди овдовевших окажутся и некоторые культурные растения. Сельское хозяйство во многом зависит от насекомых-опылителей, но человек уже несколько столетий не дает опылителям спокойно жить. До появления европейце­в в Северной Америке обитали десятки тысяч опыляющих видов, включая пчел, ос и мух. Колонисты привезли с собой из Европы медоносную пчелу, которую держали в искусственных ульях. Медоносная пчела начала конкурировать с местными пчелами за ограниченные запасы нектара, и искусственные, данные человеком преимущества — готовое убежище и гарантированные запасы меда — позволили им выиграть схватку. Бернд Хайнрих из Вермонтского университета подсчитал, что одна-единственная колония медоносных пчел может погубить до ста колоний местных шмелей. Бесчисленное множество местных опылителей просто исчезло с лица земли, а многие из оставшихс­я находятся сегодня в опасности.

Медоносные пчелы тоже сейчас переживают не лучшие времена. Пестициды постоянно прореживают их ряды, а паразитические клещи, недавно завезенные в США, уничтожают целые колонии. В 1947 г. в стране было 5,9 млн домашних пчел, но к 1995 г. их число упало в два с лишним раза; осталось всего 2,6 млн. Дикие медоносные пчелы исчезли практически полностью. Надо иметь в виду, что, если медоносные пчелы исчезнут, фермеры смогут рассчитывать только на местные виды опылителей — но что если их тоже уже не будет?

Так легко делать вид, что человек — победитель эволюционной гонки, что благодаря каким-то неведомым, но бесспорным преимуществам он смог покорить Землю. Но на самом деле любой наш успех зависит от равновесия между человечеством и растениями, животными, грибами, простейшими и бактериями, одновременно и вместе с которыми мы эволюционируем. Если на то пошло, человек — чемпион коэволюции и больше, чем какой бы то ни было другой вид, зависит от всемирной паутины жизни.