Уникальный вид или нет? Эволюционный биолог изучает формирование новых видов

В какой момент на пути по ветвям эволюционного дерева популяция становится собственным, уникальным видом? И остается ли вид уникальным, если он спаривается с другим, но близкородственным видом? Эволюционный биолог Зак Гомперт из Университета штата Юта исследует эти вопросы, используя в качестве модели растительноядных палочников рода Timema.

Вместе с коллегами из десяти университетов Северной Америки и Европы Гомперт опубликовал экологические и геномные данные о видообразовании у палочников в выпуске журнала Nature Ecology & Evolution от 17 февраля 2017 года. Его исследования поддерживаются Национальным научным фондом и Отделом исследовательских вычислений Управления исследований и аспирантуры Университета штата Юта.

Timema, обычно известные как "палочники", являются криптическими, то есть визуально сливаются с окружающей средой, чтобы скрыться от хищников.

"Наша работа с этими насекомыми предполагает, что видообразование может быть инициировано несколькими генетическими изменениями, связанными с естественным отбором по криптической окраске", — говорит Гомперт. "Хотя видообразование гораздо сложнее, окраска Timema дает возможность для изучения ранних фаз формирования вида".

Для исследования ученые сочетали полевые эксперименты с геномикой. Они секвенировали более 1000 геномов палочников — генетический материал каждого организма. Гомперт отмечает, что такой масштаб исследования редко встречается за пределами популяционно-генетических исследований человека.

"Секвенировав геномы тысячи особей, мы смогли уловить сигналы и вариации, которые могли быть пропущены в меньшей выборке", — говорит он.

Общий процесс образования нового вида включает выбор партнера и накопление генетических различий по всему геному в географически изолированных популяциях. Быстрое обратное видообразование может произойти, когда давно разделенные виды снова встречаются и скрещиваются.

"Когда вы смотрите на места, где две популяции сосуществуют, они либо совершенно различны по всему геному, либо различны лишь в нескольких его областях", — объясняет Гомперт. "Это можно рассматривать как эволюционный пробел. Однако, когда вы смотрите в пространстве, где популяции не сосуществуют, вы можете преодолеть этот пробел, потому что наблюдаются промежуточные стадии генетической дифференциации".

Итак, что делает вид уникальным?

"У нас все еще много неотвеченных вопросов", — признает исследователь. "Хотя вариации окраски у организмов, таких как палочники, могут быть поразительными и информировать нас о фазах эволюции, они являются лишь одним небольшим аспектом многогранного процесса видообразования".