«Більше мутантів, хороших і різних»

У популяціях міських жаб підвищено відсоток мутантних особин. У деяких випадках мутації виявляються корисними і мутанти отримують адаптивну перевагу. Картинка з сайту www.diary.ru/~frogs/?from=100

Наведено деякі фізіологічні показники для двох видів жаб, що мешкають у міських умовах. У обох видів у місті з’являється відносно багато особин з однією досить поширеною мутацією — т. зв. форма striata. У мутантів підвищена чутливість нервових тканин, знижена проникність шкіри, прискорено статеве дозрівання і знижена тривалість життя. Можливо, ці особливості забезпечили жабам-мутантам перевагу в міських умовах.

Журнал Загальної біології представив нове дослідження, присвячене адаптаціям жаб до міських умов. У попередніх номерах журналу зоологи з МДУ розглянули, як ембріони жаб виживають в агресивному середовищі міста. Вони показали, що адаптація ембріонів йде шляхом зміни темпів розвитку окремих систем органів, але кінцевий підсумок онтогенезу виявляється стабільним. Таким чином, пристосування у жаб відбувається за рахунок розширення норми реакції темпів розвитку окремих частин тіла. В.Л.Вершинін з інституту екології рослин і тварин УРО РАН (Єкатеринбург) навів дані про мутаційну адаптацію жаб до міських умов. Він виконав цю роботу на давно відомій і добре вивченій мутантній формі остромордою і озерної жаб (відповідно Rana arvalis і Rana ridibunda). Ці мутанти носять назву striata, що означає «смугаста»; цю назву мутанти отримали через світлу смужку, яка тягнеться посередині спинки жаби. У природних умовах такі смугасті особини зустрічається з однаковою частотою і біля остромордою, і біля озерної жаби. Ця форма відрізняється одним мутантним геном, причому мутація домінантна. Дані про чисельність жаб в Єкатеринбурзі і його передмісті збиралися протягом 30 років. При цьому враховувалася велика кількість жаб у різних частинах міської забудови за ступенем урбанізації: у багатоповерхових районах, у малоповерхових районах, у парковій зоні. Передмістя вважалося природним ландшафтом, тобто його популяції виступали як контрольні по відношенню до змінених міських популяцій. В. Л. Вершинін представив не тільки дані про чисельність мешканців міста, смугастих і нормальних, але і деякі їх фізіологічні характеристики. Він разом зі своїми помічниками С. Ю. Терешиним і А. В. Леденцовим оцінив середній вік популяцій, виміряв натрієву проникність шкіри (електропотенціал шкіри), поріг збудженості нервової тканини, число еритроцитів у крові. Малюнки і таблиці частки мутантних особин ясно показують, що чим більший ступінь урбанізації, тим більше народжується смугастих жаб: біля гостромордої жаби в багатоповерховій забудові народжується приблизно в півтора рази більше смугастих особин, ніж у передмісті. До трирічного віку, віку дозрівання, частка мутантів трохи збільшується. Це стосується як міських, так і природних популяцій. Пропорції смугастої форми для двох видів наведено такі:

Як ми бачимо, рекордна частка смугастих особин зареєстрована в міському районі біля озерного вигляду — 89-93%, тоді як сеголетків зі смужкою в цих частинах міста народжується тільки близько 44,6%. У передмісті у озерного виду частка мутантів з віком теж збільшується, але не так явно. Зрозуміло, що виживаність форм з мутацією вища, ніж виживаність нормальних особин. Причому для озерної жаби якась фізіологічна особливість, визначена даною мутацією, є дуже суттєвою для життя в місті. Крім того, потрібно мати на увазі, що саме цей вид вселився в регіон порівняно недавно, і це може бути побічно пов’язано з появою і виживанням великої кількості мутантів. Мені б хотілося підкреслити, що адаптивна вигода для міської смугастої форми зареєстрована тільки для озерної жаби, але не для гостромордою. А велика частина фізіологічних показників наведено саме для гостромордої жаби, так що вони свідчать швидше про загальний адаптивний тлі, ніж про специфічні адаптації, що допомагають вижити в міських умовах. Проте для обох видів очевидно, що в місті мутантних особин явно більше, ніж у передмісті.

Смугасті особини остромордою жаби раніше дозрівали, порівняно з нормальними сусідками. У них була нижча проникність шкіри і відповідно знижений шкірний транспорт. За рахунок цього смугасті форми накопичують у тканинах менше іонів важких металів і шкідливих сполук. У них також різко знижений поріг збудженості шкіри. Це означає можливість реагування на невеликі зміни умов. Безумовно, ці дві особливості підвищують виживаність смугастих жаб. У статті немає порівняння цих показників для міських і приміських мутантів, так що ми не можемо судити про ефективність роботи відповідних систем в місті.

Також наведено дані про кількість еритроцитів у крові у трьох видів жаб, звичайних для Єкатеринбурга і його околиць. Число еритроцитів більше у гостромордій і озерної жаб порівняно з трав’яною жабою (трав’яна жаба, як вказав В.Л. Вершинін, не має смугастої форми). Це означає, що газообмін у двох перших видів більш інтенсивний. Ця відмінність може бути деяким чином пов’язана з відсутністю мутантної форми у трав’яної жаби. Ймовірно, життєзабезпечення мутантних особин вимагає більш високого рівня обміну речовин, ніж це можливо для трав’яної жаби. На жаль, не наведені порівняльні підрахунки еритроцитів у смугастих і нормальних жаб, також немає порівняльних даних щодо складу крові у міських і приміських жаб. Так що ми не можемо судити, наскільки сама мутація впливає на інтенсивність газообміну. За результатами цього дослідження складається узагальнений портрет впливу даної мутації на біологію популяцій жаб. Мутація знижує транспорт деяких речовин через шкіру, збільшує чутливість нервової системи до зміни умов і, ймовірно, прискорює обмін речовин (що, правда, не проілюстровано в роботі). Через високу інтенсивність обміну речовин прискорюється дозрівання і зменшується тривалість життя. Якісь специфічні особливості життєдіяльності озерної жаби в поєднанні з цими (або іншими) мутантними фізіологічними показниками забезпечують мутантам цього виду явний адаптивний успіх в умовах міста. Але в цілому мутантні особини виявляються більш живучими як в стабільних природних обстановках, так і в змінених міських умовах. Разом з тим, В.Л. Вершинін наполягає на тому, що смугаста форма в обох видів є більш пристосованою до хімічно змінених умов міста.