Быстрое необычное возниковение нового вида вьюрков в Галапагосе намекает, что видообразование встречается нередко. Новые гибридные виды могут тихо появляться и исчезать, и никто даже не заметит.


Линия Больших птиц Галапагосских вьюрков, по-видимому, является новым видом, который возник всего лишь за несколько лет благодаря гибридизации.

Не каждый день ученые в реальном времени наблюдают образование нового вида. Чарльз Дарвин полагал, что видообразование, вероятно, идёт в течение сотен, если не тысяч, поколений, слишком медленно, чтобы его можно было наблюдать непосредственно. Биологи, последовавшие за ним, в основном разделяли такое понимание и полагались на косвенные подсказки, почерпнутые из геномов и окаменелостей, чтобы вывести эволюционные истории сложных организмов.

Некоторые из этих подсказок предполагают, что скрещивание играет большую роль в формировании новых видов, чем считалось ранее. Вопрос остаётся открытым: широкое распространение гибридизации достоверно выявлено только у растений. Когда дело доходило до животных, она оставалась гипотезой (хотя её поддержка растёт) о событиях, которые обычно происходили в далеком невидимом прошлом.

Так было до недавнего времени. В статье, опубликованной в ноябре 2017 года в Science, исследователи сообщили, что новый вид животных эволюционировал путем гибридизации — и что это произошло перед их глазами всего лишь за два поколения. Безумный темп этого события видообразования привлёк внимание как научного сообщества, так и средств массовой информации. Однако механизм, с помощью которого он произошел, также заслуживает внимания, ведь он говорит о недооцененной роли гибридов в эволюции.

Очевидцы видообразования
В 1981 году супруги Питер и Розмари Грант, известная команда биологов Принстонского университета, уже изучали Дарвиновских вьюрков на небольшом Галапагосском острове Daphne Major почти десятилетие. Поэтому, когда они заметили самца птицы, который выглядел и пел не так, как три вида, обитающие на острове, они сразу поняли, что он не местный. Генетический анализ показал, что он был большим кактусовым вьюрком (Geospiza conirostris) с другого острова, Эспаньолы или Гарднер, находящемся на расстоянии более 60 миль — слишком большое расстояние, чтобы птица долетела до дома.

Отслеживая деятельность залётного самца, Гранты наблюдали за его спариванием с двумя самками среднего земляного вьюрка (G. fortis) на острове Дафне, в результате получилось гибридное потомство. Такое скрещивание изолированных животных в дикой природе не является чем-то необычным, хотя биологи обычно отклоняют его как не относящееся к эволюции, потому что гибриды, как правило, нежизнеспособны. Часто они не могут размножаться или не могут эффективно конкурировать с устоявшимися видами и быстро вымирают. Даже когда гибриды являются фертильными и жизнеспособными, они часто поглощаются исходным видом в результате спаривания с родительскими популяциями.



Новая порода птиц началась, когда самец вьюрка вида Geospiza conirostris попал на остров Дафни-майор и спарился с местной самкой G. fortis. (На этих фотографиях показаны птицы, представляющие эти виды, а не настоящие родительские птицы). Авторы: Lip Kee Yap (Geospiza conirostris); David Cook (G. fortis)

Но что-то другое произошло с гибридами на Дафне: когда они повзрослели, они стали отдельной популяцией, отличной от других видов птиц Дафны, исключительно путем массового инбридинга — братья и сестры, спаривались с братьями и сестрами, а родители — со своим потомством.

Вкратце, зарождающиеся гибридные виды, которые исследователи так же назвали линией Большой птицы, возникли в течение двух поколений. На сегодняшний день прошло шесть поколений, и на острове живут около 30 вьюрков этого вида. “Если бы вы были биологом, не знающим о произошедшем, и начали изучать этих птиц, вы бы решили, что на острове было четыре разных вида”, — сказал Лейф Андерссон, генетик из Уппсальского университета в Швеции и один из соавторов исследования.

Где гибриды преуспевают
Для Дафне Мажор условия, возможно, были подходящими для гибридного видообразования. «Это показывает, что это возможно при подходящих обстоятельствах», — сказал Питер Грант. Это также «ценное сообщение о важности редких и непредсказуемых событий в эволюции. Вероятно, их недооценивали».

Вид Больших птиц стала репродуктивно изолирована так быстро, потому что эти птицы не смогли успешно привлечь партнёров из местных видов острова, которые предпочитали их собственный вид. Вьюрки этого вида не выдерживали испытания: у них были относительно большие клювы для их размера тела, и они могли похвастать уникальной песней. Эти различия препятствовали потоку генов между гибридами и местными средними земляными вьюрками, от которых они происходят, что привело к отдельной гибридной популяции. (В своей статье в журнале Science Гранты и их коллеги отметили, что статус отдельного вида вьюрков Большая птица по-прежнему неофициален, потому что никто еще не тестировал, будут ли птицы размножаться с их предковыми видами на островах Эспаньола и Гарднер. Но у них есть причины подозревать, что линия Большой птицы также репродуктивно изолирована от них.)

Физические различия в гибридной линии также сделали их конкурентоспособными. Размер и форма клюва Больших птиц помещали их в свою собственную экологическую нишу, позволяя им есть определенные типы семян, которые их конкуренты не могли. «Данные согласуются с отбором», — сказал Андерссон.

Тот факт, что эта ниша была свободна для Больших птиц, вероятно, является результатом особенно молодой, изолированной и, часто, экстремальной среды Галапагосских островов. «Условия на островах действительно помогают протекать процессу видообразования», — сказал Скотт Эдвардс, орнитолог из Гарвардского университета.

То же самое можно сказать и о небольших изолированных средах в других местах, таких как горные вершины или пруды. Напротив, видообразование вряд ли произойдет таким образом в менее изолированных регионах, сказал Тревор Прайс, эколог из Чикагского университета. В тех областях, где конкуренция за ресурсы уже ожесточена, новые гибридные виды, такие как Большая птица не найдут для себя нишу.

Но гибридные виды, возможно, имели более широкие возможности для становления в прошлом. Возможно, предположил Прайс, это быстрое появление видов могло произойти после падения метеорита, которое вызвало массовое вымирание на Земле миллионы лет назад. В то время были ресурсы и потенциальные ниши, и для их заполнения было недостаточно видов.

Фрактальное видообразование
Некоторые эксперты считают, что даже сегодня гибридное видообразование может быть далеко не редким. Согласно наиболее распространенной модели видообразования, называемой аллопатрическим видообразованием, популяции географически отделены друг от друга, например, изменением течения реки, образованием горы или расходящимися миграциями, а затем адаптируются к определенным конкурентам и средам в течение длительного времени. Если группы когда-либо встречаются снова, они могут больше не быть достаточно похожими для скрещивания.

Но очень часто видообразование вроде того, чему Гранты стали свидетелями на Дафне Мажор, может происходить массово, лишь чтобы закончиться вымиранием новых видов ещё до того, как мы их заметим. «Видообразование распространено. Оно происходит вокруг нас», — сказал Джеймс Мэллет, эволюционный биолог Гарвардского университета. «Просто мы обычно не воспринимаем расходящиеся линии как отдельные виды».

Он продолжил: «Я считаю, что видообразование является более непрерывным, чем думают люди». С одной стороны, виды могут быть явно отделены друг от друга, будучи неспособными к скрещиванию и обмену генами друг с другом. Но в большей или меньшей степени гибридизация может также позволить генам перетекать в вид из других видов, и полученные гибриды могут иногда выделяться в отдельный вид, даже если это будет временно.

Мэллет доказывает, что гибридные видны могут постоянно появляться, лишь затем чтобы прийти в упадок и быстро исчезнуть в результате вымирания гибридов или их поглощения родительской популяцией. «По-моему это показывает обилие возможностей видообразования», — сказал он. Лишь потому, что многие гибриды вымирают, — всё ещё вероятная судьба породы Больших птиц, согласно Мэллету, — не означает, что гибридизация не может быть источником новых видов в природе.

Он рассматривает видообразование как практически фрактальный процесс, который можно наблюдать в экосистемах в разных временных рамках. «Если вы будете рассматривать макроуровень — миллионы лет», — сказал Мэллет, — «вы увидите несколько видов, которые развиваются и вымирают». Но на микроуровне, десятки лет и менее, виды могут постоянно появляться и исчезать. У многих биологов просто нет долгосрочных данных, чтобы это продемонстрировать, утверждает он.

Десятилетия кропотливой полевой работы Грантов и последовавшие за этим генетические исследования позволили обнаружить это событие в случае Дарвиновских вьюрков. Новая статья показывает «значение продолжительных долгосрочных исследований в природе», — сказал Питер Грант. Без этого «мы не обнаружили бы или не смогли бы интерпретировать иммиграцию особи одного из видов и её скрещивание с представителем местного вида.

Хотя биологи ещё не знают, как часто гибридизация животных приводит к видообразованию за пределами Галапагосов, они всё серьёзнее рассматривают гибриды как важных агентов эволюции. «Я думаю эта статья действительно привлекает к этому внимание», — сказал Эдвардс. «Исследователи вроде меня будут более внимательно к этому относиться».

Оригинальная статья: New Bird Species Arises From Hybrids, as Scientists Watch / Jordana Cepelewicz, Quanta Magazine.
Заглавное изображение: P.R. Grant.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *