Молекулярные методы недостаточны для систематики и эволюции

Современные эволюционные систематики часто используют молекулярные методы, такие как анализ митохондриальной ДНК, для различения видов и подвидов. Однако текущее исследование указывает, что картина, нарисованная этими методами, может быть ложной, и только творческое сочетание классической полевой экологии, музейной систематики и ДНК-филогенетики может привести к верным выводам.

В последнем выпуске международного журнала Ornithological Monographs (стр. 90-102) команда биологов из Университета Венесуэлы, Allegheny College (США), Сеульского национального университета (Южная Корея) и Центра экологических исследований (Польша) показывает, как современной эволюционной биологии необходим «старорежимный» подход.

Исследователи изучали митохондриальную ДНК, окраску оперения и поведение 10 подвидов пестрогрудой горихвостки (Slate-throated redstart), обитающей в горных лесах Центральной и Южной Америки.

Ключевые выводы:

• Анализ митохондриальной ДНК показал, что эволюция этих птиц началась более 70 миллионов лет назад, в плейстоцене, на севере и в центре современной Мексики. Птицы быстро расширились на юг, в Южную Америку, образовав несколько генетически и морфологически различных подвидов.
• Около 40-70 миллионов лет назад началась вторая волна быстрого расселения, в результате которой появились подвиды, морфологически отличающиеся окраской брюшка (от желтого и оранжевого до красного) и размером белых пятен на хвосте, но не отличающиеся по митохондриальной ДНК.
• Ученые полагают, что во время этой быстрой экспансии гены, ответственные за морфологические признаки, эволюционировали быстро из-за адаптации к местным условиям, в то время как митохондриальные гены, часто используемые в филогенетических исследованиях, остались неизменными.

Причина быстрых изменений в окраске кроется в стратегии добычи пищи — «спугни-догони» (flush-pursue foraging). Птицы распускают хвост и крылья, становясь заметными для насекомых (цикадок, мух), пугают их, а затем ловят в воздухе.

Полевые эксперименты с подвидом Myioborus miniatus comptus из Коста-Рики показали, что контрастный черно-белый хвост критически важен для успеха такой охоты. Вариации в размере белого пятна на хвосте у разных подвидов отражают эволюционную адаптацию к региональным особенностям добычи или среды обитания для максимизации эффективности охоты.

Заключение исследователей: «Наши результаты служат напоминанием, что филогенетические деревья, построенные на основе митохондриальной ДНК, не всегда способны уловить все эволюционно значимые генетические изменения. Манипулятивные полевые эксперименты могут предоставить решающую информацию о факторах отбора, которые приводят к эволюции морфологических признаков, специфичных для подвида, даже при отсутствии диверсификации митохондриальной ДНК».