В будущем мы увидим больше видов, которые эволюционируют быстрее. Изображение: hakaimagazine.com
Эволюция обычно ассоциируется с процессами, которые длятся тысячи и миллионы лет. Однако в некоторых случаях она может происходить значительно быстрее, всего за несколько поколений. Например, форма клюва знаменитых вьюрков Дарвина на Галапагосских островах быстро подстроилась под изменившиеся пищевые ресурсы, а у зеленых анолисов (Anolis carolinensis), развились более крупные подушечки на пальцах, которые позволили им спасаться от хищников, забираясь выше. Но несмотря на эти примеры и других позвоночных, вопрос о том, какие животные эволюционируют быстрее всех, остается предметом споров в научном сообществе. Майкл Бентон, палеонтолог из Бристольского университета (Великобритания), считает, что определить конкретные организмы, которые всегда эволюционируют быстро, крайне сложно. Рассказываем почему.
Скорость эволюционных изменений
Ответ на вопрос о том, какие позвоночные животные эволюционируют быстрее всех сложно найти. Так, исследователи не уверены, что существуют конкретные организмы, которые всегда меняются, приспосабливаясь под условия окружающей среды, быстрее других. Палеонтолог Майкл Бентон выделяет две ведущие причины «быстрой» эволюции позвоночных.
Первая – это внутренние факторы. Некоторые ученые считают, что у определенных организмов есть фундаментальные особенности, которые делают их предрасположенными к быстрой эволюции.
Вторая – внешние факторы. Многие исследователи полагают, что на самом деле все организмы на нашей планете могут эволюционировать быстро, однако скорость изменений зависит от таких внешних факторов, как изменения в окружающей среде.
Позвоночный туатар (Sphenodon punctatus) – самое быстро меняющееся позвоночное на планете. Изображение: reptiles.org.nz
И все же, на Земле есть организмы, которых биологи назвали «самыми быстро эволюционирующими». Этот титул принадлежит позвоночным туатарам (Sphenodon punctatus) — рептилиям, обитающим только в Новой Зеландии.
Это интересно: Эволюция развивается не хаотично, в ней обнаружены закономерности
Несмотря на то, что за миллионы лет внешность этих «живых ископаемых» практически не изменилась, результаты исследования 2008 года, опубликованные в журнале Trends in Genetics, показали, что именно у них самая быстрая скорость молекулярной эволюции среди всех известных позвоночных. Это означает, что ДНК этих рептилий меняется быстро, даже если физический облик остается прежним.
Пингвины Адели внешне практически не изменились. Изображение: penguinworld.com
Более того, похожая ситуация наблюдается и у антарктических пингвинов Адели (Pygoscelis adeliae), чей геном эволюционирует в два-семь раз быстрее, чем считалось раньше, несмотря на «стабильный» внешний вид.
Эволюционные рекордсмены
Тем не менее не все ученые согласны с тем, что звание «самых быстро эволюционирующих» позвоночных должны носить татуары. Так, эволюционный биолог Майкл Ли из Университета Флиндерса, считает, что пальму первенства следует отдать цихлидам, обитающим в озере Виктория – самом большом и молодом озере Африки.
Цихлиды (Cichlidae) — семейство лучеперых рыб из отряда Cichliformes.
Озеро Виктория расположено на территории Уганды, Танзании и Кении. По оценкам исследователей, за последние 15 000 лет в нем эволюционировало более 500 видов цихлид. Это относительно короткий промежуток времени для осуществления процесса адаптивной радиации, который происходит, когда один вид быстро распадается на множество других.
Виды не только разделяются на новые, но и меняются внешне, чтобы соответствовать различным нишам в окружающей среде, – рассказал Ли изданию LiveScience.
Цихлиды Африки происходят, преимущественно, из озер Малави, Танганьика и Виктория и из нескольких рек. Изображение: scientificamerican.com
Среди причин столь быстрой эволюции цихлид, ученые выделяют второй набор челюстей, расположенных глубже в глотке. Вероятно, именно они позволяют цихлидам использовать различные пищевые ресурсы, адаптируясь к разным условиям и экологическим нишам. Например, некоторые питаются планктоном, находящимся выше в толще воды, в то время как другие копаются в личинках на илистом дне озера.
Второй причиной, судя по всему, стало избирательное спаривание и способность быстро размножаться: цихлиды предпочитают спариваться с особями, имеющими схожие признаки, что способствует быстрому формированию новых видов. Кроме того, гибридизация между разными видами приводит к появлению потомства с новыми комбинациями генов и ускоряет эволюционный процесс.
Рыбки гуппи из реки Тринидад. Изображение: aquaportail.com
Отметим, что есть и другие претенденты на звание «быстрейших». Например, рыбки гуппи (Poecilia reticulata), обитающие в притоке реки в Тринидаде, свободной от хищников, эволюционировали со скоростью от 3700 до 45 000 дарвинов — единиц измерения скорости эволюции. Для сравнения, искусственный отбор у мышей достигает 200 000 дарвинов, а в палеонтологической летописи скорость редко превышает один дарвин.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!
Отметим, что отдельный интерес для ученых представляют виды, обитающие в городах. Дело в том, что изменения в городской среде также способствуют быстрой эволюции. Например, ящерицы в Майами могут развивать повышенную устойчивость к холодам, а некоторые растения начинают цвести раньше в ответ на более раннее таяние снега.
Изменение климата и эволюция
Майкл Ли также отмечает, что эволюция многих видов может ускориться из-за изменения климата, поскольку оно приводит к скачкам температуры, изменению уровня солености воды, погодных условий и других аспектов окружающей среды.
Мир меняется быстрее, чем когда-либо прежде. Эволюция, которую мы наблюдаем сегодня, вероятно, будет более быстрой, чем когда—либо в истории – как с точки зрения происходящих вымираний, так и с точки зрения новых эволюционных реакций на изменения окружающей среды, вызванные деятельностью человека, – объяснил эволюционный биолог.
Как видите, определение самого быстро эволюционирующего позвоночного остается сложной задачей из-за множества факторов, которые оказывают значительное влияние на эволюционный процесс.
Березовые пяденицы (Biston betularia) стали темнее из-за индустриального загрязнения в городах. Изображение: inaturalist-open-data.s3.amazonaws.com
Безусловно, цихлиды озера Виктория – это наиболее яркий пример быстрой эволюции и адаптации к различным экологическим нишам. Их уникальные физиологические особенности и поведенческие стратегии позволяют быстро размножаться и приспосабливаться к новым условиям.
А вы знали, что мемы тоже появились в результате эволюции? Подробнее о том, как изменилась культура за последние десятилетия можно прочитать здесь!
Тем не менее, быстрые генетические изменения у туатар и пингвинов Адели показывают, что эволюция может происходить на молекулярном уровне без заметных изменений внешнего вида. Гуппи и городские виды, в свою очередь, демонстрируют, как быстро организмы могут адаптироваться к новым условиям окружающей среды, особенно под влиянием человеческой деятельности.
Выводы и значение для науки
Понимание того, какие виды и при каких условиях способны к быстрой эволюции, имеет важное значение для биологии и экологии и может помочь ученым в разработке стратегий сохранения биоразнообразия и управлении экосистемами в условиях быстрых климатических изменений.
Так как исследования в этой области продолжаются, ученые ожидают, что с дальнейшим изменением окружающей среды мы будем наблюдать все больше примеров быстрой эволюции. В этом, для науки, есть свои плюсы, так как исследователи смогут лучше понять механизмы эволюции и адаптации, а также для понять, как виды будут реагировать на будущие изменения в их среде обитания.
Ученые выяснили, какие позвоночные эволюционируют быстрее всех. Изображение: livescience.com
Не пропустите: Эволюция иногда поворачивает назад: как рыбы с суши вернулись в воду
Поразительно, но позвоночные, о которых идет речь в данной статье, демонстрируют что эволюция может происходить гораздо быстрее, чем мы привыкли думать: от молекулярных изменений в геноме до быстрых морфологических адаптаций — животный мир полон примеров того, как жизнь на Земле постоянно меняется и адаптируется. К тому же, исследование быстрых эволюционных процессов удовлетворяет наше любопытство.
