Вымирание, уничтожившее динозавров, открыло путь лягушкам
Массовое вымирание, которое стерло с лица Земли три четверти жизни, включая не-птичьих динозавров, подготовило почву для стремительного расцвета лягушек, показывает новое исследование.
В статье, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, международная группа исследователей представила новое древо жизни для лягушек, которое помогает решить давние загадки об их родственных связях и проливает свет на историю и темпы эволюции.
Неожиданно их анализ показал, что три основные линии современных лягушек — около 88% ныне живущих видов — появились одновременно, эволюционировав сразу после вымирания, которое ознаменовало конец мелового периода и начало палеогена 66 миллионов лет назад. Предыдущие исследования предполагали более древнее происхождение многих из этих современных групп.
«Лягушки существуют уже более 200 миллионов лет, но это исследование показывает, что только после вымирания динозавров у нас произошел этот всплеск разнообразия лягушек, который привел к появлению подавляющего большинства лягушек, которых мы видим сегодня», — сказал соавтор исследования Дэвид Блэкберн. «Это открытие было совершенно неожиданным».
Скорость, с которой лягушки диверсифицировались после удара астероида или кометы, который вызвал массовую гибель большей части растительной и животной жизни, предполагает, что выжившие, вероятно, заполняли новые ниши на Земле.
«Мы думаем, что в то время произошли масштабные изменения экосистем, включая повсеместное уничтожение лесов», — сказал он. «Но лягушки довольно хорошо умеют выживать в микроареалах, и по мере восстановления лесов и тропических экосистем они быстро воспользовались этими новыми экологическими возможностями».
Лягушки стали одной из самых разнообразных групп позвоночных, с более чем 6700 описанными видами. Однако скудные генетические данные мешали ученым достоверно проследить их эволюционную историю и связи между семействами.
Исследователи взялись за разгадку эволюции лягушек с набором данных в семь раз больше, чем в предыдущих исследованиях. Команда проанализировала основной набор из 95 ядерных генов у 156 видов лягушек, объединив это с ранее опубликованными генетическими данными по дополнительным 145 видам, чтобы создать наиболее хорошо подтвержденное на сегодняшний день эволюционное древо (филогению). Оно представляет все 55 известных семейств лягушек и создает новую временную шкалу их эволюции.
Используя данные окаменелостей, исследователи перевели генетические различия между линиями лягушек в даты, когда они, вероятно, разошлись друг от друга. Когда анализы указали на одновременную эволюцию трех основных клад лягушек — Hyloidea, Microhylidae и Natatanura — исследователи поначалу отнеслись к этому результату скептически.
«Никто раньше не видел такого результата», — сказал Пэн Чжан, автор-корреспондент исследования. «Мы повторили анализ с использованием разных параметров, но результат остался прежним. Я понял, что сигнал в наших данных очень сильный. То, что я увидел, не могло быть ложным».
Однако, если рассматривать это в контексте эволюции других животных, результат имеет смысл.
«Глядя на филогении птиц или млекопитающих, мы можем увидеть отражение истории Земли — ее климатических и геологических событий», — сказал Блэкберн. «Можно ожидать, что эти крупные события — массовое вымирание и распад континентов — повлияли на эволюцию лягушек и что расхождения между основными линиями будут так или иначе связаны с ними. Мы видим это в этой филогении».
Сходство между далекими видами лягушек по всему миру, долгое время ставившее ученых в тупик, может быть объяснено одновременной эволюцией основных клад. После того, как вымирание опустошило экосистемы и стимулировало «перезагрузку», современные лягушки могли столкнуться со схожими эволюционными путями.
«Вы можете легко поехать в Центральную Африку, на Филиппины и в Эквадор и найти лягушек, которые выглядят одинаково, хотя их последний общий предок жил 120 миллионов лет назад», — сказал он. «Похоже, эти разные линии диверсифицировались схожим образом после вымирания».
В то время как вымирание открыло новые возможности для лягушек, что привело, в частности, к эволюции древесных лягушек по всему миру, оно уничтожило многие линии лягушек, особенно в Северной Америке.
«За исключением небольшой горстки видов, все остальные североамериканские лягушки являются колонистами "после динозавров"», — сказал Блэкберн. «Если бы вы могли вернуться во времена T. rex в Северной Америке, там были бы лягушки, но хор, который вы бы услышали ночью, был бы совсем не похож на сегодняшний. Это даже не те же семейства».
Исследование также указывает на то, что глобальное распространение лягушек отражает распад суперконтинентов, начиная с Пангеи около 200 миллионов лет назад, а затем Гондваны, которая разделилась на Южную Америку и Африку. Данные свидетельствуют о том, что лягушки, вероятно, использовали Антарктиду, еще не покрытую ледяными щитами, как перевалочный пункт из Южной Америки в Австралию.
Новая филогения может служить картой для изучения ископаемых останков, особенно лягушек, живших в меловом периоде.
«Это создает ожидания относительно того, что мы должны или не должны найти», — сказал он. «Захватывающе думать о том, какие открытия могут ждать впереди в летописи окаменелостей лягушек».
В то время как выживание и последующее восстановление лягушек свидетельствует об их устойчивости, их нынешняя уязвимость к болезням, потеря и деградация среды обитания вызывают беспокойство.
«Я думаю, самое интересное в нашем исследовании то, что мы показываем, что лягушки — такая сильная группа животных. Они пережили массовое вымирание, которое полностью стерло динозавров, и быстро восстановились», — сказал Чжан. «Однако в наши дни численность видов лягушек сокращается, потому что люди разрушают их среду обитания. Означает ли это, что люди создают огромное вымирание, даже более сильное, чем это? Нам нужно над этим задуматься».