Исследование эволюции во время Кембрийского взрыва

Новое исследование международной команды учёных раскрыло механизмы развития и эволюции, лежащие в основе происхождения крупного типа животных.

Загадка Кембрийского взрыва

Кембрийский взрыв — ключевое событие в истории жизни полмиллиарда лет назад, отмеченное внезапным появлением десятков уникальных планов строения тела животных. После этого начального всплеска инноваций появление новых планов строения практически прекратилось. Этот паттерн озадачивал учёных и породил гипотезы о влиянии экологических и эволюционно-развитийных факторов.

Исследование задалось вопросом: стал ли этот паттерн результатом обильных экологических возможностей в ранней истории жизни, которые со временем были подавлены конкуренцией, или же эволюционных сдвигов в росте и развитии, ограничивающих инновации со временем.

Эхинодермы как модель

Брэдли Делайн из Университета Западной Джорджии (США), ведущий автор, собрал команду экспертов, чтобы ответить на этот вопрос, составив обширный каталог анатомических признаков внутри типа Echinodermata (иглокожие).

Этот тип, включающий морских звёзд и ежей, идеально подходил для исследования из-за невероятного разнообразия форм и признаков, особенно в начале своей эволюционной истории.

Тестирование гипотез

Учёные предполагали, что признаки, определяющие план строения тела, со временем становились всё сложнее, что могло создать "бремя сложности", препятствующее изменениям и объясняющее отсутствие новых типов после Кембрийского взрыва.

Исследования современных животных показывают генетические взаимодействия, отражающие эту гипотезу. Однако современные животные отделены от происхождения своего типа 500 миллионами лет, поэтому ответы можно найти только в палеонтологической летописи.

Результаты анализа

Колин Самралл из Университета Теннесси (США) интегрировал данные с новой обширной эволюционной деревней ранних иглокожих. Анализ показал:

• Постепенное освоение различных планов строения со временем.
• Их чёткое обособление после вымирания переходных форм.
• Последующее "размытие" этих планов из-за независимой конвергенции разных групп на сходные формы.

Соавтор Джеффри Томпсон из Университетского колледжа Лондона (Великобритания) предложил проверить механизмы развития, сравнив эволюционную стабильность сложных и простых признаков у иглокожих.

Выводы

• Не обнаружено разницы в стабильности или эволюционных паттернах между простыми и сложными признаками.
• Крупномасштабные признаки остаются гибкими, позволяя иглокожим постоянно преодолевать ограничения и обеспечивая продолжение эволюционных инноваций.

Таким образом, согласно результатам исследования, основным фактором, ограничивающим этот огромный потенциал для эволюционных изменений, является экологическая возможность, а не жёстко ограниченные процессы развития.

Это исследование, вместе с работами по современным животным, проясняет эволюцию и развитие во время Кембрийского взрыва и после него, показывая, что даже сложные признаки сохраняют гибкость, позволяя продолжать изменения и анатомические инновации в постоянно меняющемся мире.