Повторяющаяся эволюция: биологи наблюдают предсказуемые изменения у палочников
Долгие споры эволюционных биологов сводятся к вопросу: является ли эволюция предсказуемым процессом или зависит от случайных событий? Исследование палочников Timema cristinae показывает, что ответ неоднозначен и зависит от временного масштаба.
Предсказуемость в краткосрочной перспективе
Учёные из Университета штата Юта и их коллеги проанализировали 30 лет данных по десяти естественным популяциям T. cristinae в Калифорнии. Этот вид обладает полиморфной окраской: одни особи зелёные (маскировка на кустах Ceanothus spinosus), другие — зелёные с полосками (маскировка на Adenostoma fasciculatum).
Ключевой фактор эволюции — птицы (например, кустарниковые сойки), которые активно поедают насекомых. Исследователи наблюдали предсказуемые «вверх-вниз» колебания частоты полосатых особей во всех популяциях.
Полевой эксперимент подтвердил, что эти колебания вызваны отрицательной частотно-зависимой естественной отбором (NFDS): камуфляжная окраска более выгодна, когда она редка, так как у птиц формируется «поисковый образ» распространённой добычи.
«На коротких временных масштабах эволюция с участием существующих вариаций может быть вполне предсказуемой. Вы можете рассчитывать на то, что определённые факторы, такие как птицы, питающиеся насекомыми, всегда будут присутствовать», — говорит Захария Гомперт.
Непредсказуемость в долгосрочной перспективе
На длинных временных масштабах эволюционная динамика становится менее предсказуемой из-за:
- Случайных событий (сильная засуха, наводнение), нарушающих статус-кво.
- Появления новых мутаций, которые близки к случайным. Редкие признаки могут быть потеряны до того, как закрепятся в популяции.
Пример: другой вид палочников, питающийся на Adenostoma fasciculatum, либо никогда не имел, либо быстро потерял мутации для полосатого камуфляжа. Таким образом, появление полос не является повторяющимся результатом эволюции на этом масштабе.
Значение исследования
Такие многолетние исследования с репликацией популяций в природе (как у знаменитых зябликов Дарвина) редки. Они позволяют делать выводы о повторяемости эволюции среди независимых популяций, но требуют огромных усилий и времени.
Вывод: Эволюция — это не выбор между «полностью случайной» и «полностью предсказуемой». Она демонстрирует повторяющиеся, предсказуемые паттерны на основе существующего генетического разнообразия в краткосрочной перспективе, но становится менее предсказуемой на длинных масштабах из-за случайных событий и новых мутаций.