Почему так много видов жуков и так мало крокодилов?
Насчитывается более 400 000 видов жуков, но всего два вида гаттерии — рептилии, родственной змеям и ящерицам, обитающей в Новой Зеландии. Крокодилы и аллигаторы, существующие почти 250 миллионов лет, диверсифицировались лишь в 23 вида. Вопрос о том, почему эволюция создала «победителей» (включая млекопитающих и многие виды птиц и рыб) и «аутсайдеров», является важной проблемой в эволюционной биологии.
Часто предполагалось, что более древние линии животных и растений имели больше времени для образования новых видов (несмотря на малое число видов крокодилов). Эта идея о времени как важном предикторе числа видов лежит в основе многих теоретических моделей. Однако, как сообщает команда учёных 28 августа в журнале PLoS Biology, она не может объяснить количество видов во всём многоклеточном разнообразии жизни на планете.
«Мы не нашли этому доказательств, — заявил Майкл Альфаро, старший автор исследования. — Когда мы смотрим на древо жизни, возраст группы почти ничего не говорит нам о том, сколько видов мы можем ожидать. Для большинства групп он не говорит ничего».
Другая идея — о том, что некоторые группы изначально лучше или хуже производят виды — также не объясняет различий в числе видов среди всех основных живых линий растений и животных.
«Мы знаем, что некоторые группы, например, цветковые растения или цихлиды, были исключительно хороши в видообразовании в определённые периоды своей эволюционной истории, — сказал Альфаро. — Однако, когда мы смотрим на возраст всех основных групп растений и животных, этих различий в скорости видообразования недостаточно, чтобы объяснить различия в числе существующих сегодня видов».
Альфаро и его коллеги изучили 1397 основных групп многоклеточных эукариот (включая животных, растения и грибы), которые составляют 1,2 миллиона видов. Работая как «эволюционные детективы», они проверили, имеют ли группы, разделившиеся раньше, тенденцию к большему числу видов. Они присвоили этим группам «индекс видового богатства», используя новые статистические и вычислительные методы.
Если возраст не объясняет разнообразие, альтернативная идея заключается в том, что линия будет производить виды до тех пор, пока не заполнит «адаптивную зону», допускающую максимальное число видов. Когда адаптивная зона впервые заселяется, рост числа видов будет быстрым, пока не будет достигнут этот предел. После заполнения зоны скорость видообразования выровняется. Новые виды не появятся, пока не произойдёт одно из двух событий:
- Существующий вид может вымереть, и его место займёт другой.
- Вид внутри адаптивной зоны может развить новую черту (острые зубы, крылья, химическую защиту, камуфляж), которая даст значительное экологическое преимущество и перенесёт его в новую адаптивную зону, создав возможности для появления новых видов.
«Адаптивные зоны — это старая идея в эволюционной биологии, но мало понимания того, что важнее для объяснения видового богатства в масштабах всего древа жизни: скорость видообразования или адаптивные зоны, — сказал Альфаро. — Если адаптивные зоны контролируют биоразнообразие на самых широких масштабах, то скорость роста числа видов будет хорошим объяснением видового богатства только сразу после того, как линия вошла в новую адаптивную зону. Как только зона заполнится, то, сколько бы времени ни прошло, число видов сильно не изменится».
Таким образом, эти адаптивные зоны, которые Альфаро также называет «экологическими пределами», ограничивают количество новых видов, которые могут появиться.
«Большинство изученных нами групп достигли своих пределов, — сказал он. — Экологические пределы могут объяснить данные, которые мы видим. Что на самом деле движет процессом, так это то, сколько раз линии развивают новые инновации, которые перемещают их в новые адаптивные зоны.
Конечная цель в нашей области — иметь реконструкцию всей эволюционной истории всех видов на планете, — добавил Альфаро. — Здесь мы предоставляем часть головоломки. Наше исследование проливает свет на причинные факторы биоразнообразия во всём древе жизни».