Два вида воронов — не более? Новое исследование находит свидетельства «обратного видообразования»
Более века видообразование — процесс, при котором один вид разделяется на два — было центральным фокусом эволюционных исследований. Однако новое исследование, занявшее почти 20 лет, предполагает, что «обратное видообразование» — слияние двух различных линий в одну через гибридизацию — также может быть чрезвычайно важным процессом. Статья, опубликованная 2 марта в Nature Communications, представляет одни из самых убедительных на сегодня свидетельств этого явления на примере двух линий обыкновенного ворона.
«Суть в том, что [обратное видообразование] — это естественный эволюционный процесс, и он, вероятно, произошел в сотнях или почти наверняка тысячах линий по всей планете», — заявил Кевин Омланд, профессор биологических наук в Университете Мэриленда (UMBC) и соавтор исследования. «Одна из наших главных целей — просто сделать людей aware этого процесса, чтобы, увидев интересные закономерности в своих данных, они не говорили: "Это, должно быть, ошибка" или "Это слишком сложно, чтобы быть верным"».
«Мы изучили геномные данные сотен воронов, собранных по всей Северной Америке», — сообщила Анна Кернс, первый автор исследования и бывший постдок в UMBC, а ныне постдок в Смитсоновском центре геномики сохранения. «Интеграция всех результатов по стольким особям и из таких разнообразных наборов данных была одним из самых сложных аспектов этого исследования. Геномные технологии следующего поколения открывают все больше примеров видов с гибридными геномами».
Когда Омланд начал этот проект в 1999 году, обыкновенный ворон считался единым видом по всему миру. Он предполагал, что дальнейшие исследования могут выявить два отдельных вида — возможно, «старого» и «нового» света, — но реальная история оказалась гораздо сложнее. В 2000 году Омланд сообщил о существовании двух линий обыкновенного ворона: одна сконцентрирована на юго-западе США («калифорнийская»), а другая распространена повсеместно (включая Мэн, Аляску, Норвегию и Россию) и названа «голарктической».
С тех пор сюжет стал ещё запутаннее. Два студента лаборатории Омланда, Джин Ким и Хейли Ричардсон, проанализировали митохондриальную ДНК из разных районов западной части США и обнаружили, что две линии широко смешаны. В 2012 году Норвежский исследовательский совет предоставил основное финансирование проекта, и Кернс провела год в Университете Осло, анализируя данные ядерного генома.
Согласно анализу команды, наилучшее объяснение заключается в том, что калифорнийская и голарктическая линии разошлись от одного до двух миллионов лет назад, но теперь снова сошлись и гибридизируются как минимум десятки тысяч лет.
«Обширные генетические данные раскрывают один из наиболее хорошо подтвержденных примеров обратного видообразования глубоко дивергировавших линий на сегодняшний день», — сказал Арильд Йонсен, профессор зоологии и эволюционной биологии в Университете Осло и ещё один руководитель исследования. «Самое главное — это степень, в которой мы застали их в процессе».
Как это связано с людьми? Люди также являются продуктом обратного видообразования, отмечает Омланд: геном современного человека включает значительные фрагменты генетического материала неандертальцев и денисовцев — другой, менее известной линии гоминид. Недавние генетические исследования даже указали на загадочную четвёртую группу ранних людей, также оставившую часть ДНК в наших геномах.
«Поскольку обратное видообразование — большая часть нашей собственной истории, лучшее понимание того, как это происходит, должно дать нам лучшее представление о том, кто мы и откуда пришли. Это экзистенциальные вопросы, но они также имеют медицинское значение», — считает Омланд.
Следующие шаги в исследовании птиц включают анализ генетических данных воронов, живших в начале 1900-х годов, чтобы изучить потенциальную роль человека в процессе обратного видообразования. «Получение геномных данных из таких старых, деградировавших образцов — сложная задача, и вся работа должна проводиться в специальной лаборатории "древней ДНК" в Смитсоновском центре геномики сохранения», — пояснила Кернс.
Если у тех воронов распределение генов голарктической и калифорнийской линий будет схожим с таковым у современных птиц, маловероятно, что изменения в человеческой цивилизации за последнее столетие сыграли какую-либо роль.
Соавтор Джон Марцлафф, профессор наук о дикой природе в Вашингтонском университете, подытожил опыт участия в исследовании: «Меня поражает, что эта сложная история видообразования воронов была раскрыта. Десятилетиями мои студенты и я держали и изучали воронов по всему Западу и ни разу не подозревали, что они несут свидетельства такого сложного прошлого. Благодаря сотрудничеству полевых работников и генетиков мы теперь понимаем, что ворон — всё что угодно, только не "обыкновенный"».