Эволюция и ледниковый период: как изменение климата влияло на доисторическую среду и что это значит для будущего

Доктор Джон Стюарт внёс важный вклад в растущий объём работ, показывающих, что эволюцию экосистем необходимо учитывать при сопоставлении разных геологических эпох. Экосистемы, существовавшие более 65 миллионов лет назад (во времена динозавров) или около четырёх миллиардов лет назад (у истоков жизни), нельзя просто экстраполировать из современных.

Стюарт изучает взаимодействие древних экосистем (палеоэкологию) и эволюцию людей и других организмов за последние 100 000 лет. В одном ключевом исследовании он использовал данные о географическом распространении видов растений и животных во время потеплений и похолоданий ледниковых периодов, чтобы получить представление о происхождении человека, включая эволюцию и вымирание неандертальцев.

Ключевая роль рефугиумов

Центральное понимание этой работы, проведённой совместно с профессором Крисом Стрингером из Музея естественной истории в Лондоне, заключается в важной роли рефугиума — убежища вида от суровых условий. Рефугиум оказывает огромное влияние на эволюционное будущее вида. Когда климат снова меняется (например, тают ледниковые щиты), эти убежища могут расширяться или вновь соединяться.

Однако есть важный нюанс: эволюция также оказывает огромное влияние. Из-за генетических мутаций обитатели рефугиума уже не идентичны исходным популяциям. Время, проведённое в изоляции, обычно дробит некогда единый вид. Исследования ежей, белых медведей и других животных показывают, что даже после окончания ледникового периода разные популяции, начав смешиваться, никогда полностью не воссоединяются в единую группу. Этот процесс движет важными эволюционными изменениями, которые в конечном итоге могут привести к возникновению нового вида.

Это объясняет, почему Homo sapiens всё ещё здесь, а наши архаичные родственники вымерли около 30 000 лет назад: наши предки выбрали правильное убежище, чтобы переждать ледниковый период.

Сдвиг к изучению древней ДНК

Сегодня работа доктора Стюарта сместилась от ископаемых останков к древней ДНК. «Самым захватывающим достижением в моей области стала возможность анализировать древнюю ДНК, что позволило нам увидеть эволюцию, происходившую на протяжении последних нескольких десятков тысяч лет», — объясняет учёный.

Его утверждение о том, что изменение климата вызвало гибель неандертальцев, подтверждается работой Лава Далена из Шведского музея естественной истории в Стокгольме. Исследование генов 13 ископаемых останков неандертальцев из Южной Европы и Западной Азии показало, что все образцы старше 48 000 лет, а также найденные в Азии, имели более высокий уровень генетического разнообразия, чем более поздние европейские окаменелости. Это говорит о том, что неандертальцы, вероятно, прошли через эволюционное «бутылочное горлышко», в котором погибла значительная их часть. Оставшиеся особи часто представляют собой гораздо менее разнообразную группу, что затрудняет их эволюцию и адаптацию к меняющейся среде.

Стюарт, который проводит исследования ДНК совместно с командами из Музея естественной истории в Стокгольме и университетов Йорка и Ройал Холлоуэй, сейчас сосредоточен на использовании генетики для изучения эволюции широкого круга существ. Он проводит исследования на месте пещеры Тру Аль'Весс в Бельгии — рефугиуме, когда-то занятом неандертальцами, — изучая, как популяции животных менялись в результате изменения климата в ледниковый период.

Уроки для настоящего и будущего

Работа Стюарта не ограничивается прошлым. Например, его изучение ископаемых и археологических записей показало, что филин (или похожая на него птица) присутствовал в Британии до 700 000 лет, что помогло отменить план по его уничтожению как «неаборигенного» вида.

Его исследования также помогают предсказать будущее. «Изучая, как организмы реагировали на изменение климата в прошлом, — объясняет доктор Стюарт, — мы можем извлечь уроки о том, что может произойти из-за вызванного человеком глобального потепления».