Эволюционная игра "камень-ножницы-бумага" может приводить к образованию новых видов
Новое исследование ящериц подтверждает старую идею о том, как могут возникать виды. Внутри видов часто встречаются морфологически различные типы, и биологи предполагали, что эти "морфы" могут быть сырьём для видообразования. То, что когда-то было разными типами особей внутри одной популяции, в конечном итоге могло эволюционировать в отдельные виды.
Исследование, проведённое учёными из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, подтверждает эту идею. В работе задокументировано исчезновение определённых морф у ящерицы Uta stansburiana в некоторых популяциях. Результаты опубликованы в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Игра морфов: камень, ножницы, бумага
Uta stansburiana имеет три морфы, различающиеся по цвету и брачному поведению. Барри Синерво, профессор экологии и эволюционной биологии, изучает популяцию этих ящериц в Калифорнии более 20 лет.
Предыдущие работы показали, что конкуренция среди самцов принимает форму игры "камень-ножницы-бумага":
- Оранжевые самцы (камень) могут захватывать территории у синих (ножницы) благодаря большему количеству тестостерона и массе тела.
- Синие самцы (ножницы) кооперируются, чтобы защищать территории и охранять самок, что позволяет им побеждать стратегию жёлтых (бумага).
- Жёлтые самцы (бумага) не территориальны, но мимикрируют под самок, чтобы проникать на обширные территории оранжевых самцов.
Потеря морф в эволюционном масштабе
Аммон Корл, ведущий автор исследования, изучил популяции ящериц от Калифорнии до Техаса и от штата Вашингтон до Мексики. Анализ ДНК позволил восстановить "родословное древо" популяций.
Ключевые результаты:
- Все три цветовые морфы существовали миллионы лет и сохранились во многих популяциях.
- Со временем некоторые ветви древа потеряли часть цветовых типов.
- Жёлтая морфа (стратегия "бумага") всегда исчезала первой. Это означает, что игра "камень-ножницы-бумага" может нарушаться в эволюционном масштабе.
На основном месте исследований Синерво документирует циклическую смену доминирующей морфы каждые 4–5 лет. Однако исследование Корла показывает, что в других местах игра "схлопывается" до одной-двух стратегий, что может запускать видообразование.
Морфы как предшественники видов
Эволюционная история этих ящериц согласуется с теорией, согласно которой морфы могут быть вовлечены в видообразование:
- Если в популяции остаётся только один или два типа, они выглядят как исходные морфы.
- Два подвида Uta stansburiana, произошедшие от популяций с тремя морфами, теперь имеют только одну цветовую морфу. Популяции, потерявшие морфы, не являются переходными, а могут сохраняться и в итоге стать другим видом.
Ускоренная эволюция после потери морф
Исследование также подтвердило гипотезу о быстрых эволюционных изменениях после исчезновения морф. Когда адаптации для борьбы с отсутствующими морфами становятся бесполезными, начинается быстрая эволюция для адаптации к новой "игре". Работа показала чёткие свидетельства очень быстрой эволюции размеров тела после потери морф в популяции. Такая быстрая эволюция в конечном счёте может привести к образованию отдельных видов.
Значение исследования
Хотя идея о вовлечённости морф в видообразование не нова (её изучал ещё Чарльз Дарвин), работа Корла и коллег — одно из первых исследований, использующих современные методы для решения этой проблемы.
Вывод: Отличительные морфы, возникающие внутри популяций, важны для понимания видообразования. Первые стадии образования новых видов могут происходить внутри, а не между популяциями. Это открывает новые направления для исследований.