Тысячелетия эволюции лисы Беляева прошли за несколько лет

В августе в Новосибирске прошли "Беляевские чтения", международная конференция, посвященная столетию со дня рождения выдающегося советского ученого, академика Дмитрия Беляева. Генетические эксперименты Беляева — это ускорение эволюции в тысячи раз.

История о том, как знаменитый советский генетик Дмитрий Беляев организовал в Сибири эксперимент по доместикации (одомашниванию) лисиц, за полвека облетела весь мир. Первые снимки "беляевских" лисиц и краткие заметки про них начали выходить еще в 1970-е годы. Преданные глаза животных, по-собачьему дружелюбно закрученный хвост, появление пятен (пегость), укороченные лапы, вислоухость, характерная белая отметина ("звездочка") на лбу и ряд других внешних признаков резко отличали доместицированных особей от их диких сородичей. Всего несколько поколений искусственного отбора по одному-единственному признаку лояльности к человеку изменили не только внешность и повадки дикого животного, но и целый комплекс других признаков, вплоть до сезона брачного периода. Так впервые в мировой генетике была выдвинута концепция дестабилизирующего отбора.

Эксперимент века

Гипотеза Беляева заключалась в том, что гены, отвечающие за развитие поведения, выполняют в организме особую, регуляторную функцию по отношению ко многим другим генам, и поэтому отбор по таким генам вызывает, вместе с изменением поведения животного, дестабилизацию развития и появление целого комплекса новых признаков, не имеющих отношения к поведению. Именно отбор на усиление дружелюбия к человеку, по мнению Д.К Беляева, и вызвал изменения практически у всех видов животных, исторически одомашненных человеком. Те же самые изменения были получены и у лисиц в процессе их экспериментальной доместикации, что подтвердило его гипотезу.

- Этот эксперимент рассказывает о том, чего Дарвин не знал об одомашнивании, о побочных эффектах селекции и, что наиболее важно, о схожести процессов естественного и искусственного отбора (а это он отлично понимал),— писал о работах Беляева всемирно известный генетик Ричард Докинз в своей книге "Самое грандиозное шоу на Земле".— Эти "собачьи" признаки являются побочными эффектами. Беляев и его коллеги отбирали животных не по ним, а только по прирученности. Все прочие "собачьи" признаки воспользовались эволюционным покровительством генов прирученности. Это широко известное явление, при котором один ген может вызвать несколько эффектов, на первый взгляд, не связанных между собой. Развитие эмбриона — крайне сложный процесс. Возможно, гены, вызывающие появление висячих ушей и пегой шкуры, сцеплены с генами, ответственными за прирученность как у лис, так и у собак. Прекрасная иллюстрация вещи, очень важной с эволюционной точки зрения.

Если мы берем один признак и задаем вопрос, в чем его значение для выживания организма, то этот вопрос неверен: возможно, значим совсем не тот признак, который мы выбрали

Тот, другой, может просто "путешествовать за компанию".

Про лисиц академика Беляева снимали научно-популярные фильмы. Пытались даже писать художественную литературу. За 50 лет цитируемость научных статей сотрудников Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ) о доместикации животных удвоилась, даже если сравнивать с цифрами тех лет, когда тема была на пике славы, и работа получила мировой резонанс. Это связано с тем, что, во-первых, изучение процессов генетической изменчивости одомашненных животных никогда не прекращалось, а в последние годы оно ведется уже не только в России. Ученики Дмитрия Беляева живут и работают в Австралии, Англии и США. И некоторым из них удалось продолжить дело своего учителя, сотрудничая с ИЦиГ с привлечением зарубежных ресурсов и финансов.

Памятник к столетию Беляева

Как все новое в науке, беляевские лисы и связанные с ними научные работы получили огромную популярность сначала за рубежом, а уж потом, спустя десятки лет, и в нашей стране. Такова судьба многих новаторов, особенно русских. Например, теория симбиоза была признана на Западе спустя 80 лет после ее появления в России. Причем период переосмысления идей Беляева прошел как-то незаметно. В 1970-е годы советские биологи и генетики их не воспринимали, а в 1990-е на его открытия уже ссылались как на бесспорные истины, которые нужно преподавать в школе.

— Первые отклики на концепцию дестабилизирующего отбора сходны с теми, которые вызвала идея эволюции посредством естественного отбора,— считает ученик Дмитрия Константиновича, доктор биологических наук Павел Бородин.— Как писал Дарвин, "на заседании Линнеевского общества единственный отзыв был: все новое в вашей работе — неверно, а все верное — не ново". Но Дарвину было легче — он не был директором института. Печальная сторона драмы идей ДК (так называли Дмитрия Константиновича Беляева все друзья и сотрудники) в том, что он не имел ни времени, ни сил на то, чтобы оставить все остальные дела и изложить свои взгляды в полной форме. Дарвин пришел к идее естественного отбора в 1838 году, а его главная книга вышла на 20 лет позже. И именно она завоевала мир, а не его статья, изложенная на заседании Линнеевского общества. "Из этого я заключаю, что всякая идея, чтобы быть понятой, должна быть подробно и пространно изложена",— писал Дарвин в конце жизни. ДК свою главную книгу так и не написал. Все некогда было.

Нигде в мире никто не пытался осуществить что-либо подобное доместикационному эксперименту Беляева. Преданная ученица и последователь Дмитрия Константиновича — Людмила Николаевна Трут, которая работала под началом ДК 27 лет, а после ухода своего учителя уже более 30 лет курирует данные работы,— вместе с американским ученым Ли Дугаткиным недавно опубликовала книгу "Как приручить лису (и сделать из нее собаку)". Два пятитысячных тиража оказались раскуплены в считанные дни, уже печатается третий. Книгу удалось издать точно к 100-летнему юбилею академика Беляева. К сожалению, на ее перевод и выпуск на русском языке найти средства пока не удалось. Зато в новосибирском Академгородке к столетию ДК открыли памятник этому величайшему генетику. Скульптура изображает ученого, сидящего на скамейке рядом с лисой, которая дружески протягивает ему лапу.

15 тысяч лет эволюции за полвека

Когда Дмитрий Константинович в 1950-е годы впервые выдвинул идею о воспроизведении исторического процесса доместикации дикого животного на примере лисицы, никто из его окружения не счел ее серьезной и реализуемой. Ведь собаку от волка отделяют около 15 тысячелетий эволюции. Попытка сократить этот период на многие порядки выглядела утопической. Сам ДК понимал, что при естественном дарвиновском отборе эволюция происходила крайне медленно. Кроме того, на каком-то этапе в этот отбор вмешался древний человек. Между тем для практического звероводства этот эксперимент имел огромное значение. Ведь в отличие от волка, собака размножается несколько раз в году. Заставив лисицу приносить приплод несколько раз в год, можно было значительно улучшить показатели работ на звероводческих фермах.

— Первые скрещивания толерантных к человеку лисиц ДК провел еще в начале 1950-х, когда он жил и работал в Эстонии. В 1958 году он привез этих лисиц в новосибирский Академгородок, в котором почти ничего еще не было построено, даже здания самого института. Зато неподалеку находился зверосовхоз "Лесной", где работали опытнейшие сотрудники, которые восприняли идеи ДК с большим энтузиазмом. Они выделили несколько помещений и клетки для животных, куда первым делом и перевезли наших эстонских лисиц, а потом мы стали отбирать туда дружелюбных к человеку лис со всех зверосовхозов. Удивительно вели себя потомки эстонских лисиц: они быстро привыкали к работницам и в общем вольере были дружелюбны не только к людям, но и друг к другу, затевали игры с мячом,— пишет в своих воспоминаниях Светлана Аргутинская, жена ученого.

Секрет генетической трансформации

— Наблюдая за постепенным превращением лисицы в собаку, Дмитрий Константинович все больше убеждался в том, что происходит именно генетическая трансформация поведения, — рассказывает Людмила Трут.— Чтобы доказать это в эксперименте, мы трансплантировали беременной агрессивной лисице несколько зародышей ручных лис возрастом семь-девять дней. Когда щенята подросли и перешли от ползанья к ходьбе, Беляев приехал посмотреть на результат. Подсаженные ручные эмбрионы было легко отличить по черной окраске. Мать предварительно отсадили из клетки. И вот выбегают сначала цветные лисята, рычат, скалятся, кидаются на сетку, где стоит человек. А за ними выходят три черных лисенка, которые при виде человека начинают жалобно скулить и вилять хвостиками. Трудно было придумать более красноречивые доказательства генетической трансформации поведения лисы в собачье. Точно такие же опыты с успехом проводились и в обратном соотношении — подсаживали агрессивных доноров к ручным эмбрионам в матке ручной лисы.

Помню изумление и восторг ДК, когда он впервые увидел вислоухого лисенка, которому было уже три месяца, а уши у него висели, как у щенка собаки, хотя у всех лисят в норме они встают к возрасту 10-14 дней. Спустя некоторое время он рассказывал о своих идеях об эволюционной роли поведения на одном из заседаний физиологического общества в Москве. После его доклада ко мне подошел мой университетский однокурсник и говорит: "Ну что же ваш директор дурачит аудиторию? Показывает нам собачьего щенка и выдает его неосведомленным слушателям за лисенка. Он что, думает, ему поверили?"

Мы много обсуждали, почему лиса, проявляя целый ряд признаков собачьего поведения, все-таки остается лисой. Очевидно, что эффективность доместикации сильно зависит от формы взаимоотношений, и условия содержания приручаемого животного отдельно от человека в нашем случае играло большую роль. Ведь при естественной доместикации животное не было искусственно ограничено в общении с человеком. Оно при желании само могло идти на контакт и осваивать новую экологическую нишу рядом с человеком. Здесь же правила диктовали только мы, что определенно мешало чистоте эксперимента. Мы понимали, что даже в самой грубой форме невозможно воспроизвести условия ранней доместикации, но все-таки организовали опыт полудомашнего содержания лисят. Эффект такого содержания максимален, если в условиях постоянных контактов с человеком животные находятся с рождения. Поэтому сначала мы поселили в наш дом двухмесячную очень ручную самочку, чтобы затем выращивать в этих условиях ее будущих потомков. По документам наш домик проходил под названием "доместикационная установка".

Быть рядом с человеком

— Мы выбрали самую ласковую лисичку из тысячного поголовья и назвали ее Пушинка, поскольку вся она была похожа на комочек пуха, — продолжает Людмила Трут.— За время нашего совместного проживания Пушинка проявляла много новых качеств. Когда к нам пришел знакомиться новый сторож, она встретила его практически лаем. Ничего подобного лисы-агрессоры и тем более ручные лисы в клетках не производят. Пушинка демонстрировала охранный инстинкт во всей красе. Но самое потрясающее проявление доместикации с ней произошло в ночь, когда она родила лисят. Я немного волновалась, ведь даже домашние собаки после родов могут бросаться на людей, поскольку в это время ими управляет материнский инстинкт.

Беляевские лисы и связанные с ними научные работы получили огромную популярность сначала за рубежом, а уж потом, спустя десятки лет, и в нашей стране

Комната, в которой находилась Пушинка, и мой кабинет сообщались, дверь между ними была не закрыта. Я не беспокоила ее и была готова к тому, что первое время она ограничит со мной контакт и займется лисятами. Каково же было мое удивление, когда она сразу принесла первого новорожденного голого лисенка и положила на холодный пол прямо к моим ногам! Морозным мартом пол в доме был очень холодный. Я осторожно взяла детеныша, поругала ее и отнесла лисенка к ней в комнату на ее подстилку. Но на всякий случай постелила теплую подстилку и у своих ног, если она опять придет. Пушинка вела себя беспокойно, металась, постоянно убегая от щенков ко мне, и снова возвращалась к ним. Я не могла понять причину ее беспокойства. Ближе к утру она принесла мне уже всех пятерых своих лисят, улеглась вокруг них, успокоилась и начала кормить. Я поняла, что всю ночь в ней боролись две мотивации — оставаться со своими детьми или быть рядом с человеком. И она решила совместить оба решения.

Неисправимый романтик

К первому объекту доместикационных исследований, серебристо-черным лисицам, присоединились успешно селекционируемые дикие крысы-пасюки и норки. Замечательно простая модель была создана на овцах.

— Иногда доходило до курьезов. Заместитель директора института по хозяйственной части привык ждать всего от "этих" ученых, и когда по телефону его спросили: "Львов заказывали?" — "Нет,— закричал он в трубку,— мне их некуда девать!". А это был всего лишь вопрос телефонистки из города Львова о заказе междугородного разговора, — вспоминала Светлана Аргутинская.

При тестировании овец на присутствие человека обнаружилось многообразие вариантов поведения, тем более поразительное, что доместикация овец насчитывает по крайней мере 8 тыс. лет. Исследования особенностей поведения этих животных позволили совершенно по-новому взглянуть на процессы, превратившие дикое агрессивное животное в радикально отличающееся от дикого предка по поведению и физиологическим функциям. Впервые было установлено, что селекция на доместикационный тип поведения сопровождается изменениями обмена регулирующих агрессивность классических медиаторов мозга — серотонина и катехоламинов, меняет реакцию на стресс и функциональную активность половых гормонов.

— При всем кажущемся прагматизме и трезвости суждений ДК был неисправимый идеалист и романтик,— уверен профессор Павел Бородин. И в науке, и, как сейчас говорят, по жизни. Весь его великий эксперимент с лисицами — ну не романтика ли это была с самого начала? Взяться за то, чтобы воспроизвести эксперимент, который человечество проводило в течение тысячелетий. Кто-то сказал, что великий писатель отличается от обычного тем, что пока обычный размышляет, писать ему короткий рассказ или не писать, да в какой журнал, да напечатают ли, великий садится за стол и пишет "Войну и мир". Вот так и ДК, взял и начал эксперимент. И до сих пор он продолжается и еще долго продолжаться будет и приносить плоды.

Можно ли повторить эволюцию человека?

— А ведь он еще один эксперимент замышлял. И почти всерьез, — вспоминает Павел Бородин. — Как-то он позвал нас и предложил подумать, что будет, если отбирать шимпанзе на экстраполяцию по профессору Крушинскому и на гуманность по князю Кропоткину. (Известные тесты на оценку мыслительных способностей животного.) Уж на что мы ко всему были привычные, но и у нас дух захватило. Однако что же, задача есть, и страшно занятная задача. Стали обсуждать. Оказалось, что лет через 100 уже будут первые результаты, а через 300 уже возникнут морально-этические проблемы. И знаете, кого он нашел себе в единомышленники? Саму Джейн Гудолл — директора знаменитого исследовательского центра в Гомбе (Танзания). Вот что она писала в своем письме к ДК:

— Я сама довольно часто думала об этой идее, и именно потому, что шимпанзе так сильно отличаются друг от друга по интеллектуальным способностям, так же, как и по характеру. Тот проект, о котором Вы думаете, будет фантастически дорогим и долгим. Как Вы знаете, самки шимпанзе начинают размножаться не раньше, чем достигнут десятилетнего возраста, даже в неволе. А в природе — это ближе к 13-14 годам. Кроме того, для того чтобы их интеллектуальные способности (а именно они интересуют нас, прежде всего, в плане очеловечивания) проявились в полной мере, животные должны расти в очень хороших условиях — несколько лет с матерью, в богатой и разнообразной среде. Как я все это понимаю, такой проект может быть только начат при нашей жизни, но чтобы он продвинулся, мы должны быть уверены в наших последователях.

Насчет последователей у ДК, похоже, никаких сомнений не было. И кто знает, может, и верно, придет время, когда человечество решится на этот эксперимент.

Мария Роговая; Антон Сивков, кандидат биологических наук, Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики СО РАН

В статье использованы цитаты из выступлений сотрудников ИЦиГ СО РАН на международной конференции "Беляевские чтения" и "Книги воспоминаний" о Д.К.  Беляеве.