Климатическая изменчивость может быть не таким сильным драйвером эволюции, как считалось ранее

Новое исследование, объединившее климатические данные с палеонтологической летописью крупных млекопитающих Африки за последние 4 миллиона лет, ставит под сомнение давнюю гипотезу о том, что повторяющиеся климатические сдвиги были главной движущей силой эволюционных изменений у млекопитающих, включая предков человека.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, представляет общеафриканский синтез изменчивости окружающей среды в плио-плейстоцене — периоде истории Земли, охватывающем примерно последние 5 миллионов лет и включающем последний ледниковый период около 20 000 лет назад.

Ключевые выводы:

• Изменчивость среды в этот период отражает изменения орбиты и ориентации Земли относительно Солнца, как предсказывают циклы Миланковича.
• Наблюдается долгосрочный тренд на увеличение экологической изменчивости по всей Африке, связанный с колебаниями глобального объема льда и температуры океана.
• Однако не обнаружено значимой корреляции между изменениями среды и скоростью видообразования или вымирания. Это говорит о том, что изменчивость окружающей среды и смена видов могут быть не так тесно связаны, как предполагалось.

Проверка гипотезы

Исследователи проанализировали керны отложений со дна озер, океанов и наземные разрезы из 17 локаций по всему африканскому континенту. Данные об окружающей среде были получены из анализа пыльцы, ископаемых водорослей, пыли, восков листьев, изотопов почвы и других физических свойств.

Чтобы количественно сравнить разные типы записей, ученые разработали статистические методы, позволившие «сравнивать яблоки с апельсинами». Данные были стандартизированы и сгруппированы во временные «бины» в 20 000, 100 000 и 400 000 лет, что позволило вычислить усредненный уровень изменчивости для каждого периода.

Анализ палеонтологической летописи

Климатические данные сравнили с палеонтологической летописью крупных млекопитающих Восточной Африки, в основном полорогих (семейство, включающее антилоп). Исследователи сосредоточились на них, потому что ископаемых останков предков человека (гоминин) слишком мало для статистического анализа.

Чтобы учесть неполноту палеонтологической летописи, авторы применили метод, заимствованный из биологии популяций — «отлов, мечение и повторный отлов». Этот статистический подход помог оценить, когда вид действительно появился или исчез, даже если в какие-то периоды его ископаемые останки не найдены.

Результаты и последствия

• Долгосрочный тренд увеличения изменчивости среды отслеживает растущую изменчивость глобального объема льда и температуры поверхности моря вокруг Африки.
• На этот тренд накладываются более сильные колебания во время ледниковых периодов, отражающие 400 000-летние циклы Миланковича.
• При этом данные по видообразованию и вымиранию крупных травоядных, а также гоминин, не показывают связи с этими трендами климатической изменчивости.

Авторы не утверждают, что изменчивость среды не важна для эволюции человека, но подчеркивают, что имеющиеся данные не подтверждают ее ключевую роль, как это предполагает гипотеза изменчивости отбора. Если бы эта гипотеза была верна, долгосрочный рост изменчивости среды должен был бы отражаться в эволюционной смене многих видов, чего не наблюдается.