Рыбьи зубы показывают, как лёгкость инновации ускоряет эволюцию

Быстрые эволюционные изменения могут быть связаны не столько с самим ключевым новшеством, сколько с тем, насколько легко его приобрести или утратить. К такому выводу пришли биологи из Калифорнийского университета в Дэвисе, изучив эволюцию зубов у некоторых рыб в ответ на источники пищи и среду обитания.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Лаборатория профессора Питера Уэйнрайта изучает эволюцию и разнообразие рыб. Цихлиды великих африканских озёр — особенно крупная и разнообразная группа, адаптированная к широкому спектру местообитаний и источников пищи. Они образуют новые виды быстрее любой другой группы позвоночных.

Считается, что адаптации зубов и челюстей, позволяющие рыбам приспосабливаться к разной пище, являются фактором их успеха. Рыбы, включая цихлид, имеют либо «простые» зубы (по сути, конусообразные колышки), либо «сложные» зубы с несколькими бугорками, которые адаптированы для питания разной добычей.

Ник Пиплс, первый автор статьи, провёл два года, изучая зубы более 30 000 видов рыб, включая 1000 видов африканских цихлид. Он использовал данные, чтобы реконструировать, когда и как часто сложные зубы эволюционировали или исчезали у рыб.

Он обнаружил, что среди всех рыб сложные зубы появлялись 86 раз, но у современных рыб они относительно редки. У африканских цихлид они встречаются гораздо чаще.

Пиплс выяснил, что дело не только в появлении сложных зубов, которое ускоряет видообразование. Способность линий цихлид быстро переключаться между простыми и сложными зубами (и обратно) сама по себе является инновацией, движущей быстрое образование новых видов.

«Дело не только в зубах, а в том, как быстро они приобретаются или теряются», — сказал Пиплс. Похоже, африканские цихлиды сохранили генетическую программу, необходимую для создания зубов любого типа, что означает, что они могут легко эволюционировать для переключения между ними.

Это открытие — что лёгкость приобретения или утраты признака сама может быть инновацией, способствующей быстрой эволюции — может быть применимо и к другим новшествам, появляющимся многократно, таким как липкие подушечки на пальцах для лазания.