Исследование 3D-сканов 85% видов птиц проливает свет на эволюцию клювов

Новое исследование, основанное на оцифрованных 3D-сканах клювов более чем 8700 видов птиц, раскрывает, как эволюция работает на разных масштабах. Сканирование музейных экспонатов из коллекций Natural History Museum, Tring и Manchester Museum позволяет не только изучать эволюцию птиц, но и отвечать на фундаментальные вопросы о механизмах эволюции в целом.

Исследование "Innovation and elaboration on the avian tree of life" опубликовано в журнале Science Advances.

Для сравнения эволюции на трёх масштабах — микроэволюции, макроэволюции и мегаэволюции — учёные провели математическое моделирование клювов на основе сканов музейных образцов, которые представляют 85% всех известных видов птиц. Это позволило сравнивать разные ветви птичьего генеалогического древа.

Ключевыми понятиями в работе стали:

• Элаборация (elaboration) — эволюция идёт сходными путями, но приводит к разным результатам.
• Инновация (innovation) — эволюция создаёт принципиально новые признаки, не встречающиеся в других группах.

Исследователи присваивали группам птиц баллы по каждому из этих параметров.

Основной вывод: на макроэволюционном уровне (расхождение видов) важнее оказывалась элаборация. На мегаэволюционном уровне (расхождение крупных, менее родственных групп) большую роль играла инновация.

"Хотя мы сосредоточились на птицах, нас интересуют фундаментальные вопросы об эволюции. Как именно она происходит? Почему на Земле такое удивительное разнообразие жизни?" — говорит соавтор исследования д-р Натали Купер из Natural History Museum.

Яркий пример элаборации — колибри (более 350 видов). Все они питаются нектаром, и их клювы имеют сходную структуру, но сильно различаются по длине (от 12 см у мечеклювого колибри до одного из самых коротких клювов у колибри-пчёлки) в зависимости от цветка-«кормушки».

Пример инновации виден при сравнении колибри с их ближайшими родственниками — стрижами. У колибри длинные тонкие клювы для нектара, а у стрижей — короткие и широкие для ловли насекомых в полёте.

"Клювы птиц — отличный объект для изучения эволюции. Они демонстрируют огромный диапазон форм, которые, по-видимому, связаны с экологией, например, с типом пищи и способом её добычи", — отмечает соавтор работы д-р Гэвин Томас из Университета Шеффилда.

Полученные данные позволят в дальнейшем изучить, как экология птиц влияет на процессы элаборации и инновации в эволюции клювов.