Эволюционное древо жизни: современная наука показывает, как многое мы понимали неверно

Новое исследование показывает, что внешность может быть обманчива в определении родства. Современные технологии анализа ДНК переворачивают представления о семейных деревьях многих растений и животных.

• Пример с приматами: Людей (приматов) ранее считали близкими родственниками летучих мышей из-за сходства скелетов и строения мозга. Однако данные ДНК помещают нас в группу, включающую грызунов (крыс и мышей) и кроликов. Летучие мыши, в свою очередь, оказались более близкими родственниками коровам, лошадям и даже носорогам, чем нам.

От анатомии к молекулярным деревьям:

Ученые времен Дарвина и большей части XX века строили ветви эволюционного древа жизни, основываясь на строении и внешнем виде организмов. Около 30 лет назад началось использование данных ДНК для построения «молекулярных деревьев», которые часто противоречили классическим.

• Пример с «беззубыми» (edentates): Ленивцев, муравьедов, броненосцев, панголинов и трубкозубов объединяли в одну группу из-за анатомического сходства. Молекулярные деревья показали, что эти признаки развивались независимо. Трубкозубы оказались ближе к слонам, а панголины — к кошкам и собакам.

Ключевая роль географии:

Дарвин отмечал, что близкородственные виды часто обитают рядом географически. В новом исследовании впервые комплексно сопоставили данные о месте обитания, ДНК и внешнем виде для 48 групп животных и растений (летучие мыши, собаки, обезьяны, ящерицы, сосны и др.).

Результат: Эволюционные деревья, построенные на основе данных ДНК, на две трети чаще совпадали с географическим расположением видов, чем традиционные карты, основанные на внешности.

Конвергентная эволюция: ограниченный набор решений

Эволюция часто повторяет удачные «дизайнерские» решения для сходных задач, что и вводило в заблуждение:

• Крылья: Птицы, летучие мыши и вымершие птерозавры развили костные крылья для полета независимо, от предков с передними конечностями для ходьбы.
• Глаза: Глаза могли возникать в эволюции животных до 40 раз и имеют лишь несколько базовых «конструкций». Глаза человека и кальмара схожи (хрусталик, радужка, сетчатка), но кальмары ближе к улиткам и моллюскам.
• Слепые кроты: Слепые роющие существа, похожие на кротов, независимо эволюционировали как минимум четыре раза на разных континентах и на разных ветвях млекопитающих (сумчатые кроты, африканские златокроты, слепыши и настоящие кроты).

Исторический контекст:

Эрнст Геккель (1834–1919) был одним из первых, кто рисовал эволюционные деревья, основанные почти исключительно на внешнем виде и эмбриональном развитии. Многие его идеи о родстве продержались до недавнего времени. С развитием дешевого и эффективного секвенирования генов в XXI веке нас, вероятно, ждет еще много сюрпризов в понимании древа жизни.