Эволюция заставляет многие растения и животных быть больше и быстрее
Для подавляющего большинства растений и животных точка зрения «больше — значит лучше» на эволюцию может быть недалека от истины, говорится в новом масштабном исследовании естественного отбора. Организмы с более крупными телами или более высокими темпами роста, будь то олени или стрекозы, как правило, живут дольше, чаще спариваются и производят больше потомства.
Исследователи из Национального центра синтеза эволюции собрали и проанализировали почти 150 опубликованных оценок естественного отбора, представляющих более 100 видов птиц, ящериц, змей, насекомых и растений. Результаты подтверждают, что для большинства растений и животных больший размер тела и более ранние сезонные сроки (например, более раннее размножение, цветение или вылупление) дают значительные преимущества для выживания.
«Это очень распространённая закономерность», — сказал соавтор Джоэл Кингсолвер из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.
По словам авторов, загадка не в том, почему модель эволюции «больше — значит лучше» так распространена, а в том, почему модель «Златовласки» так редка. Если организмы предположительно хорошо приспособлены к своим конкретным условиям, то почему так редко случается, что лучше всех выживают и размножаются особи, которые не слишком малы и не слишком велики, а «в самый раз»?
Классический пример — вес человека при рождении. Новорождённые среднего размера с большей вероятностью выживают, чем очень крупные или очень маленькие. Вместо того чтобы заставлять организмы со временем становиться больше и быстрее, модель «Златовласки» (также известная как стабилизирующий отбор) благоприятствует умеренности. Но для подавляющего большинства признаков организмов эта закономерность является исключением, а не правилом. «Редко бывает так, что лучше всех выживают и размножаются особи, находящиеся посередине», — сказал Кингсолвер.
Этот результат озадачивает, поскольку общепринятая точка зрения заключается в том, что большинство существ хорошо приспособлены к среде своего обитания. «Когда мы смотрим на природу, мы видим все эти удивительные способы, которыми виды хорошо приспособлены к своему образу жизни и среде обитания, — сказал Кингсолвер. — Тем не менее, организмы, которые больше, быстрее, всё равно оказываются лучшими с точки зрения выживания и воспроизводства. Почему они уже не имеют просто правильный размер или скорость или не близки к этому?»
Авторы исследовали три возможных объяснения.
Компромисс (tradeoff). Эволюция в сторону большего размера, скорости или яркости может иметь свою цену. «Признак, полезный для размножения или плодовитости, может быть вреден для выживания», — сказал Кингсолвер. «У гуппи, например, ярко окрашенные самцы имеют больший успех в спаривании, но они также с большей вероятностью будут съедены хищниками», — добавила соавтор Сара Даймонд.
Изменчивость среды. Окружающая среда может меняться от сезона к сезону, так что признаки, дающие наибольшее преимущество, со временем меняются. «У зябликов Дарвина, например, бывают годы, когда птицы с большим клювом имеют преимущество, потому что крупные семена более обильны, и годы, когда птицы с меньшим клювом чувствуют себя лучше, потому что мелких семян больше», — пояснила Даймонд.
Коррелированный отбор. Естественный отбор может двигать один признак в одном направлении, одновременно двигая другой, генетически коррелированный признак в противоположном направлении. «Например, летающим насекомым может быть полезно эволюционировать в сторону увеличения крыльев и уменьшения тела для более эффективного полёта, — сказал Кингсолвер, — но если у насекомых с большими крыльями также больше тела, они не могут эволюционировать в обоих направлениях».
Авторы обнаружили, что третье объяснение часто ограничивает эволюцию размера тела, но не признаков, связанных со сроками, формой тела или окраской. «Размер — это тот случай, когда коррелированный отбор важен», — отметил Кингсолвер.
Результаты опубликованы в мартовском номере журнала American Naturalist за 2011 год.