Подготовка текста: Анна Шумакова, Елизавета Дробыш

Ученые давно задаются вопросом о том, как эволюционируют новые органы, — те, которых раньше не было вовсе. Ведь это не медленный отбор, когда нечто уже существующее развивается или отмирает — так, как плавник может стать ногой или крылом. И, похоже, теперь мы получили ответ, но он, как это обычно бывает в науке, ставит еще больше вопросов…

Любой орган – это система из множества сложных элементов, работающих для достижения определенного результата. Например, человеческий глаз умеет определять цвет и расстояние, а еще фокусироваться на объектах. Каждая его часть в отдельности не дает существенных преимуществ — только вместе они эффективно выполняют свои задачи. Так что позволило появиться этой системе во всей ее полноте и сложности?

Есть два основных объяснения эволюции инноваций: поступательный и скачкообразный. Первое представляет формирование новых органов и систем как медленный и постепенный процесс. Второе же предполагает глобальные изменения, которые происходят из-за крупных мутаций и сразу дают организму значимое эволюционное преимущество.

Каждая часть глаза по отдельности не даёт значительных преимуществ, поэтому маловероятно, что изменения происходили и закреплялись последовательно. Возможно, объяснение кроется во внезапной радикальной мутации, которая привела к немедленным изменениям, — но создать из ничего целый функциональный глаз? Шансы не очень велики.

В 2024 году были опубликованы результаты двух крупных исследований, которые помогают разгадать эту головоломку.

Первое исследование посвящено плотоядному непентесу, растению, которое питается муравьями, а свой «улов» увеличивает различными хитростями. Так, есть виды, которые прикрыты листом особой формы на упругой ножке. Ничего не подозревающее насекомое забирается на внутреннюю часть «крышки» и спокойно прохлаждается там, но стоит сверху упасть капле воды – конструкция приходит в движение и сбрасывает муравья в чашу, где он переваривается в специальной жидкости. Чтобы вся схема работала, нужны три составляющие – сам листочек-крышка, скользкое покрытие, на котором насекомое может удержаться, но откуда его легко сбросить, и крепление-катапульта у основания. Казалось бы, они должны были эволюционировать параллельно.

Однако ученые выяснили, что каждая часть этой системы развивалась независимо от других. Многие хищные кувшинки обладают одной или двумя чертами, которые, тем не менее, не способствуют появлению «ловушки с трамплином». Более того, подобный механизм сформировался независимо у двух совершенно разных видов растений, разделенных огромным расстоянием и множеством «промежуточных» родственников. Все это означает, что набор из всех трех элементов случайно появился у конкретного цветка как минимум дважды, и только после этого развился под давлением естественного отбора. 

Большинство улиток откладывает яйца, но есть вид морских улиток, который рожает живых детенышей. Сравнив его с родственными видами, исследователи обнаружили, что такой способ размножения связан с несколькими разными частями генома. Причем эти участки практически не изменяются по сравнению с остальными, то есть по неизвестной нам пока причине естественный отбор способствует их сохранению.

Генетические предпосылки живорождения медленно накапливались больше ста тысяч лет. В какой-то момент они объединились и «переключили» репродуктивный метод улиток. Мы точно не знаем, когда и почему это произошло, но теперь есть неплохие основания полагать, что эволюция может очень долго работать над подобным результатом.  

Итак, на сегодняшний день у нас есть доказательства двух случаев медленного и поступательного процесса эволюции. Комплексный признак, значимо меняющий живое существо, не появился внезапно из-за генетической мутации. Он развивался постепенно в виде отдельных частей, благодаря удачной случайности объединившихся в ловушку-катапульты у кувшинок, и тысячелетиями собирал необходимые фрагменты генов живородящих морских улиток.

А вот в пользу глобальных эволюционных скачков доказательств пока нет.

Оригинальное видео смотрите по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=YzWOjP7hm2w&ab_channel=SciShow