Смогут ли виды эволюционировать достаточно быстро, чтобы выжить в условиях глобального потепления?

История полевого цветка, адаптировавшегося к сильной засухе в Калифорнии, вселяет надежду на то, что эволюция придет на помощь видам, пострадавшим от изменения климата, но у этого есть свои пределы.

Впервые мы стали свидетелями восстановления вида, численность которого сокращалась из-за экстремальных погодных условий, благодаря быстрой эволюции. Означает ли это, что виды, которые все чаще страдают от резкого повышения температуры и других сложных условий, могут адаптироваться по мере потепления планеты?

Совершенно очевидно, что эволюция в прошлом спасла бесчисленное количество видов от изменения климата. За последние полмиллиарда лет климат Земли менялся: от гораздо более жаркого, чем сейчас (с крокодилами в Арктике), до гораздо более холодного. Растениям и животным приходилось адаптироваться, чтобы выживать и мигрировать в условиях меняющегося климата.

Реклама

Но ключевой вопрос — время. До сих пор самым быстрым известным нам изменением климата был палеоценово-эоценовый термический максимум, произошедший около 56 миллионов лет назад, когда температура поднялась на 5–8 °C за период примерно в 20 000 лет. Сейчас же к концу столетия температура может повыситься более чем на 4 °C. Может ли эволюция действительно что-то изменить за такой короткий промежуток времени?

Ответ на этот вопрос однозначно положительный, по крайней мере, для организмов с коротким жизненным циклом. Последние доказательства получены на примере дикого растения, называемого алым мимулюсом (Mimulus cardinalis), которому удалось эволюционно преодолеть мегазасуху, поразившую Калифорнию в период с 2012 по 2015 год.

Дэниел Анстетт из Корнельского университета в штате Нью-Йорк и его коллеги начали изучать мимулюсы в 2010 году, ежегодно оценивая состояние растений на ряде участков по всему ареалу их распространения и отбирая образцы для секвенирования ДНК.

Анстетт говорит, что овсянки — это влаголюбивые растения, растущие вдоль ручьев, поэтому засуха сильно на них повлияла. «Если посадить такое растение в горшок и не поливать несколько дней, оно просто погибнет», — говорит он.

Три местные популяции действительно вымерли. Но многие из тех, кто выжил, по-видимому, за три года выработали устойчивость к засухе, при этом многочисленные мутации в участках их генома связаны с адаптацией к климату – и именно эти популяции быстрее всего восстановились после засухи.

Это то, что биологи называют эволюционным спасением — выживание вида, оказавшегося под угрозой, благодаря быстрой эволюции. Это было продемонстрировано в нескольких лабораториях, но, по словам Анстетт, это первый случай, когда это было доказано в дикой природе.

«Это очень сложно доказать, потому что нужно три вещи», — говорит он: показать, что популяция сокращается из-за угрозы, что она генетически адаптировалась в ответ на это и что эти генетические изменения позволили ей восстановиться.

Существует множество возможных примеров эволюционного спасения, включая изменения в поведении зябликов на Галапагосских островах в ответ на засуху, эволюцию тасманийских дьяволов в ответ на передающийся рак, развитие устойчивости вредителей к пестицидам и адаптацию рыбок-киллифиш к экстремальному уровню загрязнения в реках США. Но, по словам Анстетт, биологи не смогли подтвердить все три гипотезы в этих случаях.

«Третье звено, позволяющее показать, что восстановление объясняется быстрой эволюцией, никогда прежде не было использовано в масштабах всего ареала вида», — говорит он.

Эндрю Сторфер из Вашингтонского государственного университета, изучающий тасманийских дьяволов, признает это. «Чтобы было ясно, мы продемонстрировали быструю эволюцию тасманийских дьяволов, — говорит Сторфер. — Но, имея на руках доказательства, мы не можем связать это с восстановлением численности популяции».

При всем этом следует отметить, что трехлетняя засуха — это погодное явление, а не изменение климата. «Для демонстрации адаптации к изменению климата потребуется время», — говорит Сторфер.

Другими словами, тот факт, что мимулюсы смогли эволюционировать, чтобы пережить одну экстремальную засуху, вовсе не означает, что они смогут эволюционировать, чтобы справиться со столетием или более быстрого повышения температуры и всё более экстремальными погодными условиями. «Экстремальные условия в будущем могут затмить засуху, которую мы наблюдали», — говорит Анстетт.

Более того, при сокращении численности популяции теряют генетическое разнообразие — топливо для эволюции. Если популяции неоднократно подвергаются сильным ударам в течение короткого периода времени, их способность к эволюции каждый раз уменьшается.

Таким образом, по мере продолжения глобального потепления угрозы будут расти, но способность видов к эволюции будет уменьшаться. А долгоживущие виды с длительным периодом генерации изначально обладают очень низкой способностью к быстрой эволюции.

Тем не менее, Анстетт считает свои выводы хорошей новостью. «Многие из нынешних прогнозов о сокращении численности видов не учитывают эволюцию, — говорит он. — Это история надежды».

DOI журнала Science : 10.1126/science.adu0995

Источник: www.newscientist.com