Виды, которые никогда не взаимодействуют, могут влиять на эволюцию друг друга

Исследователи из Института организменной и молекулярной эволюции Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU) доказали, что косвенные экологические взаимодействия могут вызывать быструю эволюцию в водных сообществах.

Исследование, опубликованное в PNAS, показало, что наземные тли влияли на эволюцию водяных блох Daphnia, хотя эти виды никогда не контактируют напрямую.

"Всё взаимодействие опосредовано каскадом межвидовых связей и общей средой", — заявил профессор Шуцин Сюй из JGU, руководивший работой совместно с Швейцарским федеральным институтом водных наук и технологий (Eawag), Базельским университетом и Университетом Клемсона.

Геномные различия и механизм влияния

Эксперимент проводился в искусственных прудах объёмом 15 000 литров в Eawag. В тестовые пруды добавили тлей, питающихся ряской.

• Сильное заражение ряски тлями снижало её рост.
• Это увеличивало проникновение света в воду.
• В результате усиливался рост водорослей — кормовой базы для Daphnia.

"Мы составили непрерывную запись изменений в прудах. На второй год эксперимента мы зафиксировали рост популяции водяных блох, получивших больше питания из-за улучшенного роста водорослей", — отметил профессор Кристоф Форбургер из Eawag.

Сравнение геномных последовательностей Daphnia из контрольных прудов и прудов с тлями выявило значительные различия во многих участках генома.

"Эволюция водяных блох в тестовых и контрольных прудах шла в двух разных направлениях — эффект, обусловленный наличием или отсутствием тлей", — добавил профессор Антонино Малакрино.

Цена адаптации и обратная связь

Учёные также исследовали адаптацию Daphnia, переселяя их между разными типами прудов. Водяные блохи из "прудов с тлями" плохо приживались в контрольных прудах, в то время как блохи из контрольных прудов легко адаптировались к условиям с тлями.

"Адаптация водяных блох к среде с тлями имела свою цену", — заключил доктор Мартин Шефер.

Была обнаружена и обратная связь: повышение температуры, концентрации питательных веществ и численности Daphnia положительно влияло на популяцию тлей.

Значение для эволюционной биологии

Результаты заставляют пересмотреть подходы в эволюционной биологии, которая исторически фокусировалась на прямых взаимодействиях.

"Мы впервые смогли напрямую продемонстрировать, что виды, фактически не вступающие в контакт, могут влиять на эволюцию друг друга", — заявил профессор Сюй.

Игнорирование этого фактора затрудняет применение лабораторных данных к реальным экосистемам. Изучать наземные и водные экосистемы изолированно — явное упрощение.