Питер Рэймонд Грант FRS FRSC (родился 26 октября 1936 года) и Барбара Розмари Грант FRS FRSC (родилась 8 октября 1936 года) — британская супружеская пара, эволюционные биологи в Принстонском университете . В настоящее время каждый из них занимает должность почетного профессора. Они известны своей работой с вьюрками Дарвина на Дафне Майор , одном из Галапагосских островов . С 1973 года Гранты проводили по шесть месяцев в году, отлавливая, помечая и собирая образцы крови у вьюрков на острове. Они работали над тем, чтобы показать, что естественный отбор можно наблюдать в течение одной жизни или даже в течение пары лет. Чарльз Дарвин изначально считал, что естественный отбор — это долгий, затяжной процесс, но Гранты показали, что эти изменения в популяциях могут происходить очень быстро.
В 1994 году они были награждены премией Лейди от Академии естественных наук Филадельфии. [1] Гранты стали темой книги « Клюв вьюрка: История эволюции в наше время» Джонатана Вайнера , которая получила Пулитцеровскую премию в номинации «Общая документальная литература» в 1995 году.
В 2003 году Гранты были совместными получателями Исследовательской премии Лойе и Олдена Миллера . Они выиграли Премию Бальцана 2005 года по биологии населения. [2] В цитате Премии Бальцана говорится:
Гранты оба являются членами Королевского общества , Питер в 1987 году, а Розмари в 2007 году. В 2008 году Гранты были среди тринадцати получателей медали Дарвина-Уоллеса , которая вручается каждые пятьдесят лет Лондонским Линнеевским обществом . В 2009 году они стали обладателями ежегодной Киотской премии по фундаментальным наукам, международной награды, присуждаемой за значительный вклад в научное, культурное и духовное развитие человечества. [3] В 2017 году они получили Королевскую медаль по биологии «за исследования экологии и эволюции вьюрков Дарвина на Галапагосских островах, продемонстрировавшие, что естественный отбор происходит часто и что в результате этого эволюция происходит быстро». [4]
Барбара Розмари Грант родилась в Арнсайде , Англия, в 1936 году. В юности она собирала окаменелости растений и сравнивала их с живыми двойниками. В возрасте 12 лет она прочитала книгу Дарвина « Происхождение видов» . Несмотря на то, что ее директриса сказала ей, что глупо получать образование в области, где доминируют мужчины, в дополнение к серьезному заболеванию свинкой, которое временно остановило ее академическую деятельность, она решила продолжить свое образование. [5] В 1960 году она окончила Эдинбургский университет со степенью по зоологии . В течение следующего года она изучала генетику у Конрада Уоддингтона , а затем написала диссертацию по изучению изолированных популяций рыб. Этот проект был приостановлен, когда она приняла работу преподавателя биологии в Университете Британской Колумбии , [5] где она познакомилась с Питером Грантом. [6]
Питер Рэймонд Грант родился в 1936 году в Лондоне , но переехал в английскую сельскую местность, чтобы избежать бомбардировок во время Второй мировой войны . Он учился в школе на границе Суррея и Хэмпшира, где собирал ботанические образцы, а также насекомых. [6] Он учился в Кембриджском университете , а затем переехал в Ванкувер , Британская Колумбия , Канада , и начал работу над докторской степенью по зоологии в Университете Британской Колумбии . Питер встретил Розмари после того, как начал там свои исследования, и через год они поженились. [6]
Для своей докторской степени Питер Грант изучал взаимосвязь между экологией и эволюцией и то, как они были взаимосвязаны. Гранты отправились на острова Трес-Мариас у берегов Мексики, чтобы провести полевые исследования птиц, населявших остров. [6] Они сравнили разницу в длине клюва с размером тела между популяциями, живущими на островах и на близлежащем материке. Из изученных птиц одиннадцать видов не имели значительных различий между материком и островами; четыре вида были значительно менее изменчивы на островах, а один вид был значительно более изменчив. [7] В среднем, птицы на островах имели более крупные клювы. Гранты приписали эти различия тому, какая пища была доступна, а то, что было доступно, зависело от конкурентов. Более крупные клювы указывали на более широкий спектр пищи, присутствующей в окружающей среде. [6]
В 1965 году Питер Грант получил должность в Университете Макгилла в Монреале. Он создал метод проверки гипотезы конкуренции, чтобы увидеть, работает ли она сегодня так же, как и в прошлом. [6] Это исследование проводилось на луговых полевках и лесных мышах. Исследование рассматривало конкуренцию между популяциями грызунов и среди видов грызунов. [8] В своей статье «Межвидовая конкуренция среди грызунов» он пришел к выводу, что конкурентное взаимодействие за пространство распространено среди многих видов грызунов, а не только среди видов, которые были подробно изучены. [8] Грант также утверждает, что существует много причин для усиления конкуренции: воспроизводство, ресурсы, количество пространства и вторжение других видов. [8]
Дафна-Майор на Галапагосских островах был идеальным местом для проведения экспериментов и изучения изменений в птицах. Он был изолирован и необитаем; любые изменения, которые должны были произойти с землей и окружающей средой, были бы вызваны естественными силами без человеческого разрушения. [9] Остров предоставлял наилучшую среду для изучения естественного отбора; сезоны сильных дождей сменялись сезонами продолжительной засухи. С этими изменениями окружающей среды произошли изменения в типах пищи, доступных птицам. Гранты изучали это в течение следующих нескольких десятилетий своей жизни.
В 1973 году Гранты отправились на то, что, как они думали, будет двухлетним исследованием на острове Дафне Майор. Там они будут изучать эволюцию и в конечном итоге определять, что движет образованием новых видов. [9] На острове обитает тринадцать видов вьюрков ; пять из них — древесные вьюрки, один певунья, один вегетарианский вьюрок и шесть видов земляных вьюрков. Эти птицы предоставляют отличный способ изучения адаптивной радиации . Их клювы специфичны для типа рациона, который, в свою очередь, отражает доступную пищу. Вьюрков легко поймать, и они являются хорошими животными для изучения. Гранты помечали, маркировали, измеряли и брали образцы крови у птиц, которых они изучали. Двухлетнее исследование продолжалось до 2012 года. [9]
В сезон дождей 1977 года выпало всего 24 миллиметра осадков. Два основных вида вьюрков пострадали исключительно сильно, и многие из них погибли. [10] Отсутствие дождей привело к тому, что основные источники пищи стали редкими, что вызвало необходимость поиска альтернативных источников пищи. Более мелкие, мягкие семена закончились, остались только более крупные, более жесткие семена. Виды вьюрков с более мелкими клювами изо всех сил пытались найти альтернативные семена для еды. [10] Последующие два года показали, что естественный отбор может происходить очень быстро. Поскольку более мелкие виды вьюрков не могли есть крупные семена, они вымерли. Вьюрки с более крупными клювами смогли съесть семена и размножиться. Популяция в годы после засухи 1977 года имела «заметно большие» клювы, чем у предыдущих птиц.
В 1981 году Гранты наткнулись на птицу, которую они никогда раньше не видели. Она была тяжелее других земляных вьюрков более чем на пять граммов. [11] [12] [13] Они назвали эту птицу Большой Птицей. У нее было много характеристик, отличных от характеристик местных вьюрков: странный крик, особо блестящие перья, она могла есть как крупные, так и мелкие семена, а также могла есть нектар, пыльцу и семена кактусов, растущих на острове. [9] Хотя гибриды случаются, многие из птиц, живущих на острове, как правило, придерживаются своего собственного вида. [14] Большая Птица прожила тринадцать лет, изначально скрещивая с местными видами. Его потомки спаривались только внутри себя в течение последних тридцати лет, в общей сложности семь поколений. [14]
Первоначально предполагалось, что Большая Птица была иммигрантом с острова Санта-Крус . Однако в 2015 году анализ всего генома связал его происхождение с птицей, которая возникла на острове Эспаньола , более чем в 100 километрах от Дафне Майор, кактусовым вьюрком Эспаньола ( G. conirostris ). Потомки G. conirostris и местных вьюрков ( G. fortis ) стали отдельным видом, первым примером видообразования , который напрямую наблюдали ученые в этой области. [15] Исследования всего генома позволили ученым проследить изменения в геноме по мере того, как вид становился отдельным. Было установлено, что гены формы клюва (ALX1) и размера клюва (HMGA2) имеют решающее значение для отделения гибридизированных видов от местных вьюрков. Гены, связанные с пением вьюрков, также могут быть вовлечены. [11] [16]
В течение 1982–1983 годов Эль-Ниньо принес устойчивые восемь месяцев дождя. В обычный сезон дождей Дафне Майор обычно получает два месяца дождя. [17] Чрезмерные дожди привели к смене типов растительности, растущей на острове. Семена перешли от крупных, трудно раскалываемых семян к множеству различных типов мелких, более мягких семян. Это дало птицам с меньшими клювами преимущество, когда в следующем году наступила еще одна засуха. [17] Короткоклювый вьюрок мог съесть все мелкие семена быстрее, чем птицы с большими клювами могли до них добраться.
В 2003 году на острове случилась засуха, схожая по силе с засухой 1977 года. Однако в период между засухами (начиная с конца 1982 года) большой земляной вьюрок ( Geospiza magnirostris ) создал на острове гнездящуюся популяцию. У этого вида диета пересекается со средней земляной вьюркой ( G. fortis ), поэтому они являются потенциальными конкурентами. Засуха 2003 года и последующее сокращение запасов пищи могли усилить конкуренцию этих видов друг с другом, особенно за более крупные семена в рационе средней земляной вьюрки. После засухи популяция средней земляной вьюрки продемонстрировала снижение среднего размера клюва, в отличие от увеличения размера, обнаруженного после засухи 1977 года. Было высказано предположение, что это связано с присутствием большой земляной вьюрки; особи средней земляной вьюрки с меньшим клювом, возможно, смогли лучше выжить из-за отсутствия конкуренции за крупные семена с большой земляной вьюркой. Это пример смещения признаков . [18]
В книге «Эволюция: осмысление жизни » выводы из 40-летнего исследования Грантов можно разбить на три основных урока. Первый заключается в том, что естественный отбор — это изменчивый, постоянно меняющийся процесс. Тот факт, что они изучали остров и в периоды обильных дождей, и в периоды засухи, дает более полную картину того, что происходит с популяциями с течением времени. Следующий извлеченный урок заключается в том, что эволюция на самом деле может быть довольно быстрым процессом. Она не занимает миллионы лет; эти процессы можно увидеть всего за два года. Наконец, и, как утверждает автор, самое важное, отбор может меняться со временем. В некоторые годы отбор будет благоприятствовать птицам с большими клювами. В другие годы, при значительном количестве более мелких семян, отбор будет благоприятствовать птицам с меньшими клювами. [19]
В своей статье 2003 года Гранты подводят итог своему многолетнему исследованию, заявляя, что отбор колеблется в определенном направлении. По этой причине ни средний земляной вьюрок, ни кактусовый вьюрок не остались морфологически прежними в ходе эксперимента. Средний размер клюва и тела у обоих видов сегодня не тот же, что и в начале исследования. [20] Гранты также заявляют, что эти изменения в морфологии и фенотипах нельзя было предсказать в начале. [2] Они смогли напрямую наблюдать эволюцию видов вьюрков в результате непоследовательной и суровой среды обитания Дафны Большой.
Награды и признание включают: [2]
Общества и Академии:
Почетные степени
Заместитель редактора научных журналов
Почетный гражданин Пуэрто-Бакерисо, И. Сан-Кристобаль, Галапагосские острова – 2005–
Награды и признание включают: [2]
Общества и Академии:
Почетные степени:
Почетный гражданин Пуэрто-Бакерисо, И. Сан-Кристобаль, Галапагосские острова – 2005–
С 2010 года Общество по изучению эволюции ежегодно награждает ее премией Rosemary Grant Graduate Student Research Award, которая поддерживает «студентов на ранних стадиях их докторских программ, предоставляя им возможность собирать предварительные данные... или расширять масштабы своих исследований за пределы текущих ограничений финансирования» [22] .
Гранты были предметом Пулитцеровской премии за общую документальную литературу в 1995 году: [23] Вайнер, Джонатан (1994). Клюв зяблика: История эволюции в наше время . Нью-Йорк: Knopf: Распространяется Random House. ISBN 978-1-101-87296-3. OCLC 971624928.
