Зяблики Дарвина подчеркивают единство всей жизни
Во время визита на Галапагосские острова в октябре 1835 года Чарльз Дарвин и его спутники с корабля HMS Beagle собрали образцы птиц, включая зябликов и пересмешников, с различных островов архипелага.
Изначально Дарвин мало интересовался зябликами, лишь вскользь упомянув их в дневнике. Как показали исследования, его интерес к ним проснулся только два года спустя, после получения заключения ведущего таксономиста Джона Гульда. Тот установил, что образцы представляют 14 ранее неизвестных видов, и отметил, что их «главная особенность заключается в нескольких различных модификациях формы клюва».
Это разнообразие размеров и форм клювов так заинтриговало Дарвина, что во второе издание (1845) «Путешествия натуралиста вокруг света» он включил иллюстрации вариаций и добавил комментарий:
Наблюдая эту градацию и разнообразие строения в одной небольшой, близкородственной группе птиц, можно действительно вообразить, что из-за изначальной бедности птиц на этом архипелаге один вид был взят и видоизменен для разных целей.
Однако дальнейшее изучение галапагосских зябликов только запутало картину, отчасти из-за плохой маркировки образцов. Сомнения в доступных доказательствах привели к тому, что Дарвин не упомянул галапагосских зябликов ни в одном издании «Происхождения видов».
Образцовый пример эволюции
Несмотря на это, слава Галапагосов как места эволюционных открытий росла. К концу XIX века зяблики стали одними из самых изучаемых птиц, а к середине XX века накопились доказательства, что они эволюционировали, чтобы занять все доступные экологические ниши архипелага, — классический пример эволюции путем адаптивной радиации.
Размер и форма клюва были ключевыми для адаптации к разным типам пищи. Во второй половине XX века классические исследования Питера и Розмари Грант из Принстонского университета предоставили доказательства сильного естественного отбора по этим признакам.
Генетический механизм
Новый свет на эволюцию зябликов Дарвина пролила недавняя статья в Nature. В этом исследовании была проведена полногеномная последовательность 120 особей от всех видов галапагосских зябликов и двух близкородственных видов других родов.
Команда под руководством шведского генетика Лейфа Андерссона при участии Грантов построила детальное эволюционное дерево на основе вариаций во всем геноме. Это привело к пересмотру таксономии: количество видов увеличилось до 18.
Наиболее яркая особенность геномного дерева — свидетельства скрещиваний между разными популяциями, что иногда приводило к слиянию двух ветвей. Этот «горизонтальный» поток генов согласуется с полевыми наблюдениями Грантов.
Сравнение полных геномов двух близкородственных групп зябликов с разной формой клюва (тупой vs заостренный) выявило как минимум 15 хромосомных регионов с существенными различиями в последовательности.
Единство жизни
Наиболее разительное отличие между группами наблюдалось в регионе хромосомы, содержащем регуляторный ген ALX1. Этот ген кодирует пептид, который включает и выключает другие гены. Он критически важен для эмбрионального развития: мутации в ALX1 у людей и мышей приводят к аномалиям развития головы и лица.
Исследование Андерссона и его коллег показало, что ген ALX1 также оказывает основное влияние на форму клюва у зябликов и подвергался естественному отбору в ходе их эволюции. Это яркая иллюстрация лежащего в основе единства всей жизни на Земле.
Если бы Дарвин был жив сегодня, он был бы поражен мощью геномных инструментов, использованных в этой работе, и восхищен столь убедительными доказательствами не только в поддержку эволюции, но и одной из ее главных движущих сил — естественного отбора.