Исследование ставит под сомнение роль пластичности в эволюции ящериц

Учёные оспорили популярную теорию, объясняющую эволюцию сходных признаков у островных ящериц, в исследовании, недавно опубликованном в eLife.

Результаты, полученные на ящерицах рода Anolis с Больших Антильских островов, дают представление о том, почему существа часто независимо развивают схожие физические черты в сходных местообитаниях. Они предполагают, что роль развивающей пластичности в формировании адаптивной эволюции может быть менее важной, чем принято считать.

Развивающая пластичность — это то, как развитие реагирует на среду, в частности, как генетическая конституция организма (генотип) взаимодействует с окружающей средой в процессе развития, формируя определённый набор характеристик (фенотип).

«Ящерицы Anolis, обитающие на всех четырёх Больших Антильских островах, независимо и неоднократно эволюционировали в шесть различных типов телосложения для передвижения в своей среде обитания, — говорит ведущий автор Натали Фейнер, исследователь из Департамента биологии Лундского университета (Швеция). — В результате они являются отличной моделью для изучения того, почему эволюция часто повторяется».

Чтобы ответить на этот вопрос, Фейнер и команда использовали микро-компьютерную томографию для измерения костей плеча, бедра и ног у 95 видов анолисов с Больших Антильских островов. Их работа показала, что формы тела нескольких видов эволюционировали по сходным траекториям.

«Эти формы тела адаптированы естественным отбором, но, в принципе, несколько различных форм могли бы работать одинаково хорошо в данной среде обитания, — говорит старший автор Тобиас Уллер, профессор эволюционной биологии в Лундском университете. — В результате повторяющаяся эволюция более вероятна, когда виды имеют общую биологию развития, из-за которой одни признаки появляются легко, а другие — редко или даже невозможны».

Одним из источников таких предвзятостей развития может быть то, как особи реагируют на разные среды — гипотеза, известная как эволюция, направляемая пластичностью. Исследователи проверили, как кости анолисов реагируют на нагрузки, вызванные лазанием и бегом, чтобы увидеть, соответствуют ли эти изменения напрямую скелетной структуре (морфологии) тех, кто специализирован для определённой среды обитания.

Для этого они вырастили две группы анолисов — одни, которые обычно сидят на узких веточках, и другие, которые обычно бегают и лазают по стволам деревьев — на двух разных типах поверхностей, что изменило способ передвижения или сидения животных, а также их морфологию. Однако эти изменения плохо соответствовали эволюционному расхождению между специалистами по местообитаниям, которое неоднократно возникало на разных островах.

«Реактивность кости на механический стресс — хороший кандидат на роль фактора эволюции, направляемой пластичностью, — объясняет Фейнер. — Но эта реактивность, по-видимому, не направляла эволюцию локомоторного скелета у ящериц Anolis. Вместо этого наши результаты позволяют предположить, что морфологии, которые эволюционировали снова и снова у этих ящериц, вероятно, обусловлены простыми генетическими изменениями».