Как жизнь на Земле эволюционировала под землей

Скрытые под поверхностью Австралии водные экосистемы, существовавшие в полной изоляции миллионы лет, проливают свет на эволюцию живых и вымерших видов.

В водоносных горизонтах на глубине до 100 метров под землей миллионы лет существуют нетронутые островки подземной жизни.

Сотни песчаных полостей и мелких водоносных горизонтов сформировались под Австралией 10–30 миллионов лет назад.

Эти экосистемы разделены твердой, богатой кальцием породой — калькретом.

Со временем и в изоляции от внешнего мира существа, живущие под землей, эволюционировали в уникальные формы жизни.

Фауна грунтовых вод, называемая стигофауной, обитает в этих подземных системах и включает улиток, клещей, червей и жуков.

Темная сторона

На этих подземных островах насекомые пробираются сквозь мягкую землю и плавают в песчаных водоносных горизонтах.

Миллионы лет в полной темноте они живут в мире осязания.

Слепо они ориентируются по текстуре и вибрациям, которые сигнализируют о хищниках и добыче.

То, как виды со временем теряют физические признаки, обсуждается с тех пор, как Дарвин впервые изучал слепых пещерных рыб.

Теряют ли животные только те черты, которые тратят энергию, как при естественном отборе?

Или существуют нейтральные признаки? Те, что не вредят и не помогают животным, но могут быть утрачены или сохранены в результате случайной мутации? Это известно как нейтральная эволюция.

Эволюционный генетик Барбара Лэнгвилл из Университета Аделаиды изучает западноавстралийских подземных ныряющих жуков.

Анализируя ДНК жуков, живущих в водоносных горизонтах, Барбара выясняет, как они потеряли глаза.

«У нас есть разные ферменты, чтобы поддерживать функциональность нужных нам генов, поэтому при их копировании не возникает ошибок», — говорит Барбара.

Без света подземному животному нет преимущества в том, чтобы видеть.

В ДНК вида могут закрасться ошибки, и поскольку это больше не вопрос жизни и смерти, особи с худшим зрением могут размножаться.

Эти несовершенства передаются из поколения в поколение. В конце концов, вид может полностью потерять зрение.

Так должно работать, но не все подземные животные слепнут.

Фантастический свет

Исследование Барбары изучало шесть видов подземных ныряющих жуков.

Она помещала их в чашку Петри с темной и светлой сторонами и наблюдала, какую сторону они предпочитают.

Пять видов были полностью слепы и не отдавали предпочтения ни одной из сторон. Но Paroster macrosturtensis спешил на темную сторону. Он мог чувствовать свет, несмотря на миллионы лет, проведенные в темноте.

Барбара говорит, что, с одной стороны, это была странная реакция.

«С другой стороны, это помогает доказать нейтральную эволюцию», — говорит она.

«Если это нейтральный, случайный процесс, можно ожидать, что, возможно, некоторые виды все еще сохраняют [светочувствительность]».

Эволюция: это сложно

Исследование Барбары предполагает, что эволюция может быть сложнее, чем просто отбор хороших и плохих признаков.

Древняя ДНК может содержать мутировавшие, деактивированные гены, которые когда-то были плавниками, крыльями и глазами их предков, — и охота далека от завершения.

«Мы нашли сотни видов на этих островках калькрета, и, вероятно, есть еще тысячи видов, которые нам предстоит найти», — говорит Барбара.

«Это лучшая система для изучения эволюционных вопросов».