Эволюция: Неопровержимые доказательства - Джерри Койн

Полиплоидное видообразование не всегда требует гибридизации. Полиплоид способен появиться просто за счет удвоения всех хромосом у одного вида. Такой процесс называется аутополиплоидия. Он также приводит к появлению новых видов, потому что каждый аутополиплоид, спариваясь с другими аутополиплоидами, способен породить фертильных гибридов, но при спаривании с исходным родительским видом дает лишь стерильных гибридов^{41}.

Чтобы получить любой из типов полиплоидного видообразования, нужно, чтобы в двух последовательных поколениях произошло редкое событие, а именно образование и слияние спермы и яиц с аномально высоким количеством хромосом. Вероятно, из-за этого вы могли решить, что подобное видообразование – редчайшая из редкостей. Но нет. Учитывая, что одно растение производит миллионы яйцеклеток и пыльцевых зерен, невероятное событие в итоге становится весьма вероятным. Оценки варьируют, однако было подсчитано, что в хорошо изученных районах мира практически четверть всех видов цветковых растений сформировалась путем полиплоидии. В то же время доля существующих видов, у которых где-то в родословной имелся случай полиплоидии, возможно, составляет около 70 %. Ясно, что это распространенный способ появления новых видов растений. Более того, полиплоидные виды обнаруживаются почти среди всех групп растений (примечательное исключение составляют деревья). Многие растения, употребляемые в пищу или в декоративных целях, представляют собой полиплоиды или стерильные гибриды, у которых был родитель-полиплоид. К таким растениям относятся пшеница, хлопок, капуста, хризантемы и бананы. Произошло это потому, что люди выявили гибриды в природе как обладателей полезных черт, полученных от обоих родительских, или намеренно вывели полиплоиды, чтобы получить искомую комбинацию генов. Иллюстрацией послужат два примера, с которыми вы часто встречаетесь в быту. У многих форм пшеницы шесть наборов хромосом, потому что она выведена нашими предками путем сложной серии скрещиваний, в которых участвовали три разных вида. Промышленные бананы, которые мы покупаем в магазине, представляют собой стерильные гибриды двух диких видов, и у этих гибридов два набора хромосом, по одному набору от каждого вида. Черные вкрапления внутри банана – это на самом деле абортированные яйцеклетки, которые не стали семенами, потому что нормального соединения хромосом в пары не произошло. Поскольку растение банан стерильно, то бананы приходится разводить из черенков.

Гораздо реже полиплоидия встречается у животных, лишь изредка ее случаи обнаруживаются у рыб, насекомых, червей и рептилий. Многие из этих форм размножаются бесполым путем, но есть одно млекопитающее, размножающееся половым путем и при этом полиплоидное: занятная равнинная вискачевая крыса из Аргентины. У нее 112 хромосом – самое большое количество, когда-либо наблюдавшееся у млекопитающего. Непонятно, почему животные-полиплоиды встречаются так редко. Возможно, это как-то связано с тем, что полиплоидия нарушает хромосомный механизм определения пола, или с неспособностью животных к самооплодотворению. В противоположность животным многие растения обладают этой способностью, что позволяет единственной новой особи- полиплоиду произвести много близкородственных особей, которые все окажутся представителями одного нового вида.

Полиплоидное видообразование отличается от других типов видообразования, потому что включает в себя изменения количества хромосом, а не изменения самих генов. Оно происходит значительно быстрее, чем «нормальное» географическое видообразование, поскольку новый полиплоидный вид способен появиться всего за два поколения. В масштабах геологического времени это почти что мгновенно. Такое явление дает нам беспрецедентную возможность увидеть, как новый вид появляется в режиме реального времени, удовлетворяя наше желание убедиться, как же происходит видообразование. Известно по меньшей мере пять новых видов растений, появившихся таким образом.

Одно из них – это крестовник кембриджский (Senecio cambrensis), цветковое растение семейства ромашковых. Впервые было обнаружено в Северном Уэльсе в 1958 г. Недавние исследования показали, что это полиплоидный гибрид двух других видов, один из которых – крестовник обыкновенный (Senecio vulgaris), уроженец Англии, а второй – оксфордский крестовник (Senecio squalidus), завезенный в Англию в 1792 г. В Уэльсе крестовник не рос примерно до 1910 г. Это означает, что, учитывая страсть англичан к ботанике (непрерывно порождающую новые виды местных растений), гибридный валлийский крестовник, вероятнее всего, появился между 1910 и 1958 гг. Доказательство того, что это и впрямь гибрид, возникший путем полиплоидии, складывается из нескольких составляющих. Во-первых, растение выглядит как гибрид, поскольку наделено чертами и крестовника обыкновенного, и оксфордского крестовника. Более того, у этого растения в точности такое количество хромосом, какое по прогнозу и должно быть у гибрида этих видов, а именно 60 (у одного из родителей 40 хромосом, у другого – 20). Генетические исследования показали, что гены и хромосомы гибрида представляют собой комбинацию тех, которые наблюдаются у видов-родителей. Окончательным подтверждением мы обязаны Жаклин Уэйр и Рут Инграм из Университета Сен-Эндрю в Шотландии: исследовательницы получили гибридный вид в лаборатории, проведя разнообразные скрещивания двух видов-родителей. Этот искусственно выведенный гибрид выглядит точно так же, как кембриджский крестовник в дикой природе. (Дикие гибридные виды зачастую повторно выводят в лабораторных условиях, чтобы проверить их родословную.) Таким образом, почти несомненно, что кембриджский крестовник представляет собой новый вид, возникший за последнее столетие.