Пресноводные рыбы на вершине пищевой цепи эволюционируют медленнее

Новое исследование показывает, что большеротый окунь и другие рыбы, которые питаются преимущественно себе подобными, оставались относительно неизменными по сравнению со своими родственниками, питающимися насекомыми и улитками. Став главными хищниками в водных экосистемах, эти рыбы попали в эволюционную ловушку: естественный отбор замедлил их дальнейшее изменение.

Большеротый окунь, популярная промысловая рыба, относится к группе из примерно 30 пресноводных рыб — центрахрид. Хотя эти рыбы родом из Северной Америки, сейчас они распространены по всему миру. В группе наблюдается разнообразие рациона: одни виды питаются насекомыми, улитками или мелкими ракообразными, а другие — в основном рыбой.

Рыба — отличный корм для рыбы, поскольку богата жирами и белками, необходимыми для роста. Однако её сложно поймать. Биологам давно известно, что определённая форма головы и тела делает некоторых центрахрид более успешными в охоте на рыбу. Ключевой адаптацией является большой рот.

«Есть много разных размеров и форм, которые будут довольно хороши для питания насекомыми, — объясняет первый автор исследования Дэвид Коллар. — Но есть только один способ хорошо питаться рыбой — вам нужен большой рот, способный поглотить добычу». Большеротый окунь — яркий пример: «Нет рыбы, которая была бы лучше в поедании рыбы», — говорит соавтор Питер Уэйнрайт.

Вторая часть уравнения — скорость. «Большеротый окунь в основном полагается на плавание, чтобы догнать добычу, и в последний момент широко раскрывает рот, всасывая жертву вместе с водой», — говорит Уэйнрайт.

Исследователи изучили музейные образцы 29 видов центрахрид. Используя химический процесс для визуализации костей, мышц и соединительной ткани, они измерили детали строения головы и рта. «Рыбий рот намного сложнее нашего, — отмечает Уэйнрайт. — В то время как у нас одна подвижная кость — челюсть, у рыб есть два десятка отдельных подвижных костей и множество мышц, которые двигают их согласованно».

Сопоставив эти измерения с филогенетическим деревом центрахрид и данными о рационе, учёные реконструировали, как диета и форма головы менялись со временем. «Похоже, что разнообразие форм и размеров головы у центрахрид сильно зависит от того, что они едят, — в первую очередь, едят ли они других рыб», — говорит Коллар.

Более важно то, что исследователи обнаружили: окуни и другие центрахриды, питающиеся в основном рыбой, оставались относительно неизменными с течением времени. Примерно 20 миллионов лет назад, развив оптимальные для ловли рыбы размер и форму, они, по-видимому, попали в эволюционный «холдинг» под действием естественного отбора.

«В какой-то момент истории этой группы некоторые из них начали питаться рыбой. И как только они достигли морфологии, хорошей для питания рыбой, они, как правило, не эволюционировали дальше», — добавляет Уэйнрайт. — Они уже были хороши в поимке лучшей добычи. Зачем им было диверсифицироваться дальше? Жизнь была хороша».

Результаты исследования были опубликованы в июньском номере журнала Evolution за 2009 год.