Эволюция перченой моли

Восход и закат меланизма

Меланизм появился в европейских и североамериканских популяциях перечной моли. Информация о первоначальном росте частоты меланизма скудна. Гораздо больше известно о последующем падении частоты фенотипа, поскольку она была измерена с помощью ловушек для моли.

В 1811 году была найдена черная перечная моль - редкость, несомненно, вызванная генной мутацией. К 1864 году более темная форма "карбонария" была более распространенной в Манчестере. К 1895 году ее частота в Манчестере достигла 98%.

С 1962 года по настоящее время частота фенотипа карбонарии неуклонно снижалась. Ее снижение было измерено более точно, чем повышение, благодаря более качественным научным исследованиям. Бернард Кеттлвелл провел национальное исследование в 1956 году, Брюс Грант провел аналогичное исследование в начале 1996 года, а Л.М. Кук - в 2003 году.

Аналогичные результаты были обнаружены в Америке. Меланические формы не были обнаружены в Японии. Это может быть связано с тем, что перечные мотыльки в Японии не живут в промышленно развитых регионах.

Эксперименты по хищничеству

В 1896 году Дж. У. Татт предположил, что увеличение доли карбонариев вызвано дифференцированным хищничеством птиц. Это означало, что птицы берут больше светлоокрашенных мотыльков на темных участках, и больше темноокрашенных мотыльков на светлых участках. Были проведены различные эксперименты по хищничеству перечной моли, и каждый из них подтвердил эту гипотезу.

Самые известные эксперименты по изучению перечной моли были проведены Бернардом Кеттлуэллом под руководством Э.Б. Форда. В одном из экспериментов Кеттлуэлла мотыльки были выпущены в большой (18 м на 6 м) вольер, где их кормили большие синицы (Parus major). В 1953 году Кеттлвелл проводил эксперименты в заповеднике Кэдбери в Бирмингеме. Он пометил, выпустил и повторно поймал помеченных мотыльков. Он обнаружил, что в загрязненном лесу было больше мотыльков морфы typica. Это показало, что меланистический фенотип был важен для выживания перечных мотыльков в такой среде обитания. Кеттлвелл повторил эксперимент в 1955 году в незагрязненном лесу в Дорсете и снова в загрязненном лесу в Бирмингеме. Его сопровождал Нико Тинберген, и они сняли фильм об этом. Дальнейшие исследования, проведенные другими учеными, выявили аналогичные результаты. Наконец, в 1996 году по обе стороны Атлантики была обнаружена корреляция между изменениями частоты меланий и уровнем загрязнения.

Полевой эксперимент в биологии всегда будет иметь некоторую искусственность, но это должно быть сбалансировано с практичностью и затратами. Наиболее важным аспектом является то, что эксперимент дает полезную информацию. Единственными предыдущими экспериментами такого типа были эксперименты Р.А. Фишера и Э.Б. Форда с алой тигровой молью.

Более поздние эксперименты

В 2000 году Маджерус разработал планы дальнейших экспериментов. В основной эксперимент, проводившийся в Кембридже в 2001-2007 годах, Маджерус добавил эксперимент, чтобы выяснить, не могло ли хищничество летучих мышей исказить результаты - оказалось, что летучие мыши одинаково охотились на обе формы моли. Он наблюдал, как несколько видов птиц охотились на мотыльков. Общие данные позволили ему сделать вывод, что дифференцированное хищничество птиц было основным фактором, ответственным за снижение частоты встречаемости carbonaria по сравнению с typica в Кембридже в течение исследуемого периода. Он описал свои результаты как полное подтверждение истории перченой моли и сказал: "Если подъем и падение перченой моли является одним из наиболее наглядных и легко понимаемых примеров дарвиновской эволюции в действии, то его следует преподавать. В конце концов, это доказательство эволюции".

Маджерус умер, так и не успев дописать результаты своих экспериментов, но работу продолжили другие. В статье говорится: "Эти данные представляют собой самое прямое доказательство того, что камуфляж и хищничество птиц являются основным объяснением подъема и спада меланизма у мотыльков". Новые данные в сочетании с большим количеством предыдущих показывают, что "промышленный меланизм у перечной моли по-прежнему является одним из самых ярких и легко понимаемых примеров дарвиновской эволюции в действии".

Большая синица - насекомоядная птица.

Камуфляж гусениц

Гусеницы Biston betularia также встречаются в двух формах, каждая из которых приспособлена к разным ситуациям. Они развивают цвет тела, который соответствует коричневому или зеленому цвету веток растения-хозяина. Это происходит благодаря механизму, называемому полифенизмом. Полифенизм - это вид полиморфизма, при котором различные формы животного обусловлены одним и тем же геном. Животное наследует способность, но окружающая среда определяет, какая форма развивается. Это контрастирует с генетическим полиморфизмом взрослых особей, где каждая морфа (форма) наследует несколько иной геном.

Полифенизм возникает, когда животное наследует переключатель развития. Переключатель чувствителен к какому-либо сигналу окружающей среды или триггеру. В данном случае исследователи обнаружили, что визуальный опыт вызывает точный подбор цвета.

"Их индуцированный цвет тела... соответствовал длине волны света, которому они подвергались... потенциал к изменению цвета сохраняется до последнего (шестого) личиночного возраста. Учитывая их широкий ареал обитания, этот непосредственно индуцированный цветовой полифенизм, вероятно, обеспечивает гусеницам надежную защиту от хищничества птиц".

Гусеницы Biston betularia на березе (слева) и иве (справа), демонстрирующие цветовой полифенизм

Похожие страницы

• Экологическая генетика
• Полиморфизм
• Полифенизм