Новое исследование связывает видообразование и эволюцию размеров у всех лучепёрых рыб

Комплексное исследование более 7000 видов рыб впервые в таком масштабе документирует корреляцию между скоростью возникновения видов и скоростью морфологических изменений.

Группы рыб, которые быстро разделяются на новые виды, также склонны быстро эволюционировать в разнообразии физических признаков, таких как размер тела. В то же время другие группы, названные Чарльзом Дарвином "живыми ископаемыми", демонстрируют мало изменений за миллионы лет как в количестве видов, так и в типах морфологий.

Исследование важно, поскольку связывает видообразование с морфологической адаптацией в беспрецедентном масштабе. Оно также показывает, что вариации в одном эволюционном процессе могут создавать как живые ископаемые, так и адаптивные радиации — два самых известных феномена в истории жизни.

Результаты исследования опубликованы на этой неделе в Nature Communications.

Междисциплинарная команда исследователей создала "Древо жизни" для лучепёрых рыб (которые составляют большинство позвоночных), чтобы сравнить скорости эволюции во всех семействах рыб. Проект финансировался Национальным научным фондом (NSF), Институтом Миллера в Калифорнийском университете в Беркли и UCLA. В нём участвовали учёные из Мичиганского университета, UCLA, Туринского университета, Университета Айдахо и Университета штата Орегон.

"Мы смогли задокументировать связь между видообразованием и морфологической эволюцией, но остаётся вопрос: ведёт ли сам процесс видообразования к изменениям в анатомии, или же что-то в анатомически разнообразных линиях способствует видообразованию?" — сказал Дэниел Рабоски, соавтор исследования из Мичиганского университета.

Соавтор Майкл Альфаро из UCLA отметил, что ключевым аспектом корреляции является размер тела: "Самые быстро видообразующиеся рыбы, как правило, также имели самую высокую скорость эволюции размеров. Не имело значения, были ли они пресноводными или морскими, или жили в холодной или тёплой среде — корреляция была удивительно последовательной. Изменения размера тела были тесно связаны с видообразованием, но что из этого является причиной, а что следствием, пока не ясно".

Команда синтезировала существующие данные из GenBank, FishBase и других источников, чтобы создать своё всеобъемлющее филогенетическое древо живых рыб — одно из крупнейших, когда-либо собранных для любой группы животных.

Соавтор Брайан Сидлаускас из Университета штата Орегон пояснил, что исследование помогает объяснить разницу между динамичными группами рыб, такими как африканские цихлиды, и живыми ископаемыми, такими как осетровые и панцирные щуки.

"Цихлиды — хрестоматийный пример взрывной адаптивной радиации, быстро диверсифицировавшись в огромное количество видов с разными характеристиками. Другой пример — сиги. Они находятся в ледниковых озёрах всего несколько тысяч лет, но уже неоднократно разделились на два или три разных морфотипа, включая питающихся у дна и в толще воды".

Согласно новым результатам, цихлиды и сиги попадают в 10% самых быстро эволюционирующих и видообразующихся рыб, наряду с морскими окунями, липаровыми, иглобрюхими и несколькими другими группами.

"Осетровые и панцирные щуки — полная противоположность, демонстрируя поразительно мало изменений за миллионы лет и слабую тенденцию к видообразованию. Дело не только в экологической возможности. Если поместить несколько панцирных щук в рифтовые озёра Африки, сомнительно, что они сильно эволюционируют. А цихлиды эволюционировали в сотни разных видов с разной морфологией. Что-то в "программе" отличается от одной группы рыб к другой, и это то, что нам нужно исследовать дальше".

Авторы отмечают, что хотя их исследование сосредоточено на лучепёрых рыбах, такая же корреляция потенциально может быть применима к другим ветвям Древа жизни, включая млекопитающих, птиц, насекомых, растения и улиток.