Выпускник обнаружил ключевой факт об эволюции тюленей
Выпускник Карлтонского университета Томас Каллен во время работы над магистерской диссертацией под руководством палеонтолога Канадского музея природы д-ра Натальи Рыбчински сделал открытие о ластоногих (подотряд, включающий тюленей, морских львов и моржей).
Его открытие, опубликованное в журнале Evolution, касается полового диморфизма (большой разницы в размерах между самцами и самками) у различных видов ластоногих. Самцы многих видов часто значительно крупнее самок, иногда более чем в два раза, что влияет на их брачное поведение.
Димерные ластоногие, такие как сивуч и северный морской котик, обычно образуют гаремы, где один самец доминирует над группой самок. Это поведение не характерно для недиморфных видов, например, кольчатой нерпы, поэтому половой диморфизм тесно связан со стилем спаривания.
Исследователи давно задавались вопросом, почему половой диморфизм существует у многих видов ластоногих и когда эта черта эволюционировала. Изучая окаменелость вымершего ластоногого, Каллен обнаружил ответ на вопрос «когда».
«Мы изучали окаменелость ластоногого, которую ранее считали молодой особью, но повторный анализ структуры черепа показал, что это, вероятно, взрослая особь», — говорит Каллен. Это открытие, вместе со сравнительным анализом с другими окаменелостями того же вида и современными диморфными видами, доказало, что ископаемое принадлежало половодиморфному виду.
Изучаемый ископаемый череп раннего предка ластоногих, Enaliarctos emlongi, был обнаружен в конце 1980-х годов у побережья Орегона. Во время исследования Каллена он хранился в Канадском музее природы, будучи предоставленным Смитсоновским институтом.
Анализ окаменелости в сравнении со структурой черепов современных тюленей, проведенный при содействии кандидата наук Карлтонского университета Даниэль Фрейзер, показал, что половой диморфизм существовал у тюленей примерно 20–27 миллионов лет назад, у самого основания эволюции ластоногих, что намного раньше, чем считалось. Каллен стал одним из первых исследователей, установивших временные рамки этого явления.
«Ранние ластоногие, вероятно, образовывали гаремы, как морской лев, — говорит Каллен. — До этого момента такое поведение ранних ластоногих не было широко ожидаемым».
Установив, когда появился диморфизм, команда обратилась к вопросу почему.
«Мы полагаем, что эти изменения происходили в период, когда Земля переживала серьёзные климатические изменения и изменения в океанической циркуляции. Колонии с гаремами, вероятно, располагались в зонах апвеллинга, где концентрируются питательные вещества в иначе бедной питательными веществами воде. Мы считаем, что этот экологический фактор — концентрация большого числа ластоногих в одной области — заставил их развить систему гаремного спаривания и половой диморфизм».
Открытие Каллена проливает свет на историю ластоногих, а в современном контексте изменения климата имеет серьёзные последствия для их будущего.
«Изменение климата сегодня, по-видимому, сильнее влияет на Арктику и Антарктику, чем на умеренные и экваториальные широты. Большинство арктических и антарктических ластоногих не являются ярко выраженными диморфами, и мы считаем, что это связано с высокой насыщенностью питательными веществами вод в этих районах. У них не было того давления отбора, чтобы формировать гаремное поведение, из-за широкой доступности питательных веществ. В будущем, если следствием изменения климата станет повышение температуры воды в Арктике и Антарктике, уровень питательных веществ, вероятно, снизится. Это может оказать большее давление на ластоногих в полярных регионах, заставляя их формировать колонии и, как следствие, гаремное поведение».
Исследование Каллена представляет одни из самых ранних свидетельств среди морских млекопитающих того, о чём писал Чарльз Дарвин, выдвигая свои теории полового отбора в эволюции. До сих пор в палеонтологической летописи наблюдался относительный недостаток новых данных о половом диморфизме.
«Эта работа показывает, что ископаемая летопись может быть очень полезна для ответа на эволюционные вопросы, которые иначе не могли бы быть решены, — говорит Каллен. — Она также показывает, что сочетание анализа современных и ископаемых данных имеет решающее значение для всестороннего решения эволюционных проблем. Нам очень повезло получить доступ к образцу такого рода».