Новые данные о сложности и разнообразии фенотипов у цихлид

Исследователи из Университета Констанца и их международные коллеги изучают механизмы, позволяющие разным рыбам по-разному реагировать на одни и те же экологические вызовы, и генетическую основу конвергенции.

Их статья "Плейотропная морфология челюстей связывает эволюцию механической модульности и функциональной конвергенции питания у цихлид озера Малави" будет опубликована 20 февраля 2019 года в Proceedings of the Royal Society B.

Цихлиды озера Малави чрезвычайно разнообразны в способах питания. Ведущий автор исследования Даррин Халси отмечает, что разные группы рыб неоднократно эволюционировали, чтобы питаться одним и тем же. Например, виды Maylandia и их близкие родственники питаются водорослями с камней, а другая крупная группа — планктоном, другими рыбами или улитками. Однако одна линия из второй группы, Protomelas taniolatus, также эволюционировала для питания водорослями. Таким образом, эти две линии независимо эволюционировали для использования обильных водорослевых ресурсов озера Малави за относительно короткое по эволюционным меркам время — менее 2 миллионов лет существования озера.

Исследователи изучили передние челюсти цихлид, которые характеризуются сложным механизмом, известным как "четырехзвенный механизм" (four-bar linkage), позволяющим рыбам выдвигать челюсти для откусывания водорослей.

Построив эволюционные деревья с использованием больших частей генома рыб, исследователи обнаружили, что кости, составляющие челюсти цихлид, могут достигать этой пищевой специализации несколькими способами — явление, известное как "многозначное соответствие" (many-to-one-mapping).

Экологически обе группы рыб делают одно и то же. Механизмы выдвижения челюстей кажутся очень похожими. Однако лежащие в основе этих способностей морфологии костей очень разные. Тот факт, что два вида цихлид конвергировали к сходным способностям выдвижения челюстей и механике четырехзвенного механизма, но эволюционировали эти сходства через неконвергентные морфологии, предполагает, что очень разные морфологии могут часто приводить к упускаемым из виду экологическим сходствам. Фенотипическая сложность может фундаментально влиять на то, как организмы диверсифицируются и как мы понимаем это разнообразие.

Это направление исследований имеет более широкие последствия. Озеро Малави — самое богатое видами озеро в мире, но из-за гибридизации виды разрушаются. Одна из целей — понять, как коллапс видов генерирует разнообразие в долгосрочной перспективе. Другая — изучать конвергенцию как способ предсказания эволюции. Понимание на генетическом уровне того, как возникают различия и сложная конвергенция, может позволить лучше предсказать, произойдут ли эти события и когда.