Эволюция колибри резко ускорилась после заселения Южной Америки 22 млн лет назад
Новое филогенетическое древо колибри, опубликованное в журнале Current Biology, показывает, что эта уникальная группа птиц зародилась в Европе, прошла через Азию и Северную Америку, а около 22 миллионов лет назад достигла своей «земли обитания» — Южной Америки.
После этого ранние колибри быстро распространились по континенту, развили ирридисцентную окраску (группы известны как «бриллианты», «топазы», «изумруды» и «самоцветы»), диверсифицировались в более 140 новых видов в растущих Андах, преодолели водные преграды, заселив Северную Америку и Карибы, и продолжают порождать новые виды сегодня.
«Наше исследование дает гораздо более четкую картину того, как и когда колибри оказались там, где они есть сейчас», — говорит ведущий автор Джимми МакГвайр.
Сегодня признано 338 видов колибри, но, согласно исследованию, это число может удвоиться в течение следующих нескольких миллионов лет.
«Мы даже близко не подошли к максимальному числу видов колибри. Если бы не люди, они бы просто продолжали свой путь, со временем эволюционируя в новые виды», — отмечает МакГвайр.
Предки колибри возникли в Евразии 42 млн лет назад
В течение более 12 лет исследователи собирали данные ДНК от 451 птицы, представляющей 284 вида колибри и их ближайших родственников, в итоге секвенировав шесть ядерных и митохондриальных генов. Анализ показал, что ветвь, ведущая к современным колибри, отделилась от своей сестринской группы (стрижей и хохлатых стрижей) около 42 миллионов лет назад, вероятно, в Европе или Азии.
Попав в Южную Америку около 22 млн лет назад, они быстро расширились в новые экологические ниши и эволюционировали в девять основных групп: топазы, отшельники, манго, бриллианты, кокетки, горные самоцветы, пчелы, изумруды и монотипический род Patagona (гигантский колибри, Patagona gigas).
Около 12 млн лет назад общий предок групп «пчелы» и «горные самоцветы» совершил прыжок в Северную Америку, которая в то время все еще была отделена от Южной Америки водой. Позже, после образования Панамского перешейка около 4 млн лет назад, за ними последовали и другие линии.
Около 5 млн лет назад колибри заселили Карибский бассейн, сделав это в общей сложности шесть раз. Группа «пчелы», зародившаяся в Северной Америке, участвовала в этом заселении и даже повторно колонизировала Южную Америку. Эта группа показала самые высокие темпы диверсификации — в 15 раз выше, чем у группы «топазы», — что сопоставимо с классическими примерами быстрой адаптации к новой среде (адаптивной радиации).
Генетический анализ показывает, что разнообразие колибри продолжает расти и сегодня: скорость видообразования превышает скорость вымирания. Несмотря на узкую специализацию питания (нектар и мелкие насекомые), в некоторых районах одновременно обитает более 25 видов.
«Когда речь заходит о позвоночных животных, колибри — одни из самых разнообразных», — говорит МакГвайр.
Неразрешенные вопросы и экстремальные адаптации
Остается неясным, как колибри изначально закрепились в Южной Америке, учитывая их тесную коэволюцию с растениями.
«Трудно представить, как это началось, поскольку колибри вовлечены в этот коэволюционный процесс с растениями, который привел к специализациям... Они двигают эволюцию своей собственной экосистемы. Эволюция колибри глубоко повлияла на эволюцию флоры Нового Света посредством ко-диверсификации», — поясняет МакГвайр.
Исследователи планируют продолжить изучение адаптации колибри к разнообразным экологическим нишам, особенно к условиям пониженного содержания кислорода на больших высотах.
«В колибри все экстремально. У них невероятный машущий полет с частотой взмахов крыльев 60 раз в секунду. У них самый высокий для их размера уровень метаболизма среди позвоночных. У них также самый крупный гиппокамп среди птиц, что связано с пространственным обучением, — вероятно, потому что они снова и снова посещают одни и те же соцветия и должны помнить, где и когда они последний раз пили нектар. Поразительно, на какие крайности может зайти эволюция», — заключает МакГвайр.