Больше мутантов, хороших и разных

Приведены некоторые физиологические показатели для двух видов лягушек, обитающих в городских условиях. У обоих видов в городе появляется относительно много особей с одной весьма распространенной мутацией – т.н. форма striata. У мутантов повышена чувствительность нервных тканей, снижена проницаемость кожи, ускорено половое созревание и снижена продолжительность жизни. Возможно, эти особенности обеспечили лягушкам-мутантам преимущество в городских условиях.

Журнал Общей Биологии представил новое исследование, посвященное адаптациям лягушек к городским условиям. В предыдущих номерах журнала зоологи из МГУ рассмотрели, как эмбрионы лягушек выживают в агрессивной среде города. Они показали, что адаптация эмбрионов идет по пути изменения темпов развития отдельных систем органов, но конечный итог онтогенеза оказывается стабильным. Таким образом, приспособление у лягушек происходит за счет расширения нормы реакции темпов развития отдельных частей тела. В.Л.Вершинин из института экологии растений и животных УРО РАН (Екатеринбург) привел данные о мутационной адаптации лягушек к городским условиям. Он выполнил эту работу на давно известной и хорошо изученной мутантной форме остромордой и озерной лягушек (соответственно Rana arvalis и Rana ridibunda). Эти мутанты носят название striata, что значит «полосатая»; это название мутанты получили из-за светлой полоски, которая тянется посередине спинки лягушки. В природных условиях такие полосатые особи встречается с одинаковой частотой и у остромордой, и у озерной лягушки. Эта форма отличается одним мутантным геном, причем мутация доминантная. Данные о численности лягушек в Екатеринбурге и его пригороде собирались в течение 30 лет. При этом учитывалось обилие лягушек в разных частях городской застройки по степени урбанизации: в многоэтажных районах, в малоэтажных районах, в парковой зоне. Пригород считался естественным ландшафтом, то есть его популяции выступали как контрольные по отношению к измененным городским популяциям. В. Л. Вершинин представил не только данные о численности обитателей города, полосатых и нормальных, но и некоторые их физиологические характеристики. Он вместе со своими помощниками С. Ю. Терешиным и А. В. Леденцовым оценил средний возраст популяций, измерил натриевую проницаемость кожи (электропотенциал кожи), порог возбудимости нервной ткани, число эритроцитов в крови. Рисунки и таблицы доли мутантных особей ясно показывают, что чем больше степень урбанизации, тем больше рождается полосатых лягушек: у остромордой лягушки в многоэтажной застройке рождается примерно в полтора раза больше полосатых особей, чем в пригороде. К трехлетнему возрасту, возрасту созревания, доля мутантов немного увеличивается. Это касается как городских, так и природных популяций. Пропорции полосатой формы для двух видов приведены такие:

Степень урбаниз.	Озерная		Остромордая
	Сеголетки (%)	Половозрелые (%)	сеголетки(%)	половозрелые(%)
Многоэтаж.	44.6	89.1	44.3	47.9
малоэтаж	26.7	93.1	35.7	33.3
парки	0	0	28.8	33.5
пригород	24.6	32.9	20.1	26.8

Как мы видим, рекордная доля полосатых особей зарегистрирована в городском районе у озерного вида – 89-93% , тогда как сеголетков с полоской в этих частях города рождается только около 44,6%. В пригороде у озерного вида доля мутантов с возрастом тоже увеличивается, но не так явно. Понятно, что выживаемость форм с мутацией выше, чем выживаемость нормальных особей. Причем для озерной лягушки некая физиологическая особенность, определяемая данной мутацией, является очень существенной для жизни в городе. Кроме того, нужно иметь в виду, что именно этот вид вселился в регион сравнительно недавно, и это может быть косвенно связано с появлением и выживанием большого числа мутантов. Мне бы хотелось подчеркнуть, что адаптивная выгода для городской полосатой формы зарегистрирована только для озерной лягушки, но не для остромордой. А большая часть физиологических показателей приведено именно для остромордой лягушки, так что они свидетельствуют скорее об общем адаптивном фоне, чем о специфических адаптациях, помогающим выжить в городских условиях. Тем не менее для обоих видов очевидно, что в городе мутантных особей явно больше, чем в пригороде.

Полосатые особи остромордой лягушки раньше созревали, по сравнению с нормальными соседками. У них была более низкая проницаемость кожи и соответственно снижен кожный транспорт. За счет этого полосатые формы накапливают в тканях меньше ионов тяжелых металлов и вредных соединений. У них также резко понижен порог возбудимости кожи. Это означает возможность реагирования на небольшие изменения условий. Безусловно, эти две особенности повышают выживаемость полосатых лягушек. В статье нет сравнения этих показателей для городских и пригородных мутантов, так что мы не можем судить об эффективности работы соответствующих систем в городе.

Также приведены данные по количеству эритроцитов в крови у трех видов лягушек, обычных для Екатеринбурга и его окрестностей. Число эритроцитов больше у остромордой и озерной лягушек по сравнению с травяной лягушкой (травяная лягушка, как указал В. Л. Вершинин, не имеет полосатой формы). Это означает, что газообмен у двух первых видов более интенсивный. Это отличие может быть некоторым образом связано с отсутствием мутантной формы у травяной лягушки. Вероятно, жизнеобеспечение мутантных особей требует более высокого уровня обмена веществ, чем это возможно для травяной лягушки. К сожалению, не приведены сравнительные подсчеты эритроцитов у полосатых и нормальных лягушек, также нет сравнительных данных по составу крови у городских и пригородных лягушек. Так что мы не можем судить, насколько сама мутация влияет на интенсивность газообмена. По результатам этого исследования складывается обобщенный портрет влияния данной мутации на биологию популяций лягушек. Мутация снижает транспорт некоторых веществ через кожу, увеличивает чувствительность нервной системы к изменению условий и, вероятно, ускоряет обмен веществ (что, правда, не проиллюстрировано в работе). Из-за высокой интенсивности обмена веществ ускоряется созревание и уменьшается продолжительность жизни. Какие-то специфические особенности жизнедеятельности озерной лягушки в сочетании с этими (или другими) мутантными физиологическими показателями обеспечивают мутантам этого вида явный адаптивный успех в условиях города. Но в целом мутантные особи оказываются более живучими как в стабильных естественных обстановках, так и в измененных городских условиях. Вместе с тем, В. Л. Вершинин настаивает на том, что полосатая форма у обоих видов является более приспособленной к химически измененным условиям города.