Создание таинственных лабиринтов: как животные обрели сложные окрасы

Почему у леопардов пятна, а у зебр полосы? Биологи выдвигали различные гипотезы, включая камуфляж, терморегуляцию и защиту от насекомых. Но как животные приобрели эти узоры на коже? Эволюционные механизмы, лежащие в основе разнообразия окрасов, особенно сложных, оставались малоизученными.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, учёный из Университета Осаки показывает, что сложные узоры у животных могут эволюционировать через простой механизм — смешение паттернов при гибридизации.

Понимание разнообразия узоров

Каждая линия животных имеет множество цветовых паттернов. До сих пор мало исследований изучали это разнообразие в масштабах всей линии, что затрудняло понимание их эволюции.

Доктор Сейта Миядзава провёл анализ паттернов в беспрецедентном масштабе — более 18 000 видов рыб. Изучая, какие виды с какими мотивами узоров являются близкородственными, он обнаружил неожиданно сильную связь между замысловатыми лабиринтоподобными узорами и простыми пятнами.

«Это кажется нелогичным, поскольку эти узоры очень различаются внешне, — говорит Миядзава, — но это поразительно согласуется с предсказанием, полученным из математической модели».

Гипотеза смешения паттернов

Ранее, используя математическую модель, Миядзава и коллеги представили гипотезу формирования окраса. Они показали, что смешение двух простых пятнистых паттернов в результате гибридизации приводит к сложному лабиринтоподобному узору.

Из этого следует возможность того, что животные с «лабиринтными узорами» возникли в результате смешения паттернов при гибридизации между видами с двумя разными пятнистыми узорами. Исследователь проверил эту гипотезу, анализируя узоры и геномы представительной группы рыб — иглобрюхов рода Arothron.

«Я обнаружил, что несколько видов рыб с лабиринтными узорами действительно произошли от гибридизации между видами со светлыми и тёмными пятнами, — говорит Миядзава. — Хотя это и ожидалось, это было удивительно».

Дальнейший анализ показал, что подобные события смешения паттернов могли произойти во многих других группах рыб. «Это указывает на то, что механизм смешения паттернов может быть широко вовлечён в обогащение разнообразия окрасов, возможно, и в других группах животных», — отмечает Миядзава.

В последние годы появляется много данных, указывающих на участие гибридизации в эволюционном процессе многих видов животных, включая современных людей. «Смешение паттернов также могло способствовать биоразнообразию как одна из движущих сил, которую гибридизация может привнести в эволюцию животных», — заключает учёный.