Эволюция на островах идет быстрее
|
Анализ большого массива палеонтологических данных позволил канадской исследовательнице показать, что обитатели изолированных островов эволюционируют в среднем быстрее, чем их континентальные родичи. Это предполагалось давно, но надежные статистические подтверждения данной закономерности удалось получить впервые.
Еще со времен Дарвина, исследовавшего галапагосских вьюрков, удаленные острова считаются своеобразными «эволюционными лабораториями», в которых виды претерпевают очень быстрые и порой весьма причудливые эволюционные изменения. В частности, известно, что крупные животные, попав в изолированные и обедненные островные экосистемы, часто мельчают, а мелкие, наоборот, достигают гигантских размеров, причем в ряде случаев на это требуется совсем немного времени. Однако до сих пор представления об ускоренной эволюции на островах не имели строгого количественного обоснования, а отдельные факты и вовсе им противоречили: например, ископаемому сицилийскому слону Elephas falconeri, рост которого был менее метра, а масса (100 кг) составляла лишь 1% от массы его континентального предка, потребовалось очень много времени (около 300 тысяч лет), чтобы так измельчать.
Чтобы точно измерить темпы эволюционных изменений на островах и сравнить их с аналогичными данными по материковым популяциям, необходимо было собрать весьма значительный объем палеонтологических данных, причем весь материал должен был быть очень точно датирован. К настоящему времени палеонтология уже накопила достаточно данных для такого анализа, что и позволило Вирджинии Миллиен (Virginie Millien) из Университета Макгилла (Канада) получить строгое статистическое подтверждение давно подмеченной закономерности.
Миллиен обработала данные по 86 островным и 84 континентальным популяциям млекопитающих, относящихся к 88 видам и 14 отрядам. Для каждой популяции была подсчитана скорость эволюционных изменений одного или нескольких размерных признаков (от 1 до 57 признаков для каждой популяции, в среднем 5,06 признака на популяцию) в течение определенного интервала времени (от 20 до 12 000 000 лет, средняя величина интервала — 462 тысячи лет). Использовались только линейные признаки (длина черепа, отдельных костей, зубов и т. д.). Скорость эволюции оценивалась в общепринятых единицах — дарвинах. Вычислялась она по формуле
Выяснилось, что морфологическая эволюция на островах действительно идет быстрее, однако этот эффект заметен лишь на временных интервалах менее 45 тысяч лет. При увеличении ?t выше этого порога различия между островными и континентальными популяциями становятся статистически незначимыми.
Выявленные различия, как выяснилось, нельзя объяснить разным таксономическим составом островной и континентальной биоты (то есть тем, что на островах некоторые группы млекопитающих встречаются чаще, чем на континенте, и наоборот). Оказалось, что темпы эволюции не являются «филогенетически консервативными». Например, виды, эволюционировавшие на континенте медленнее других, вовсе не обязательно будут продолжать вести себя сходным образом и на изолированном острове.
По-видимому, млекопитающие, попавшие на удаленные острова, очень быстро приспосабливаются к новым условиям, что порой сопровождается разительными изменениями размеров тела и морфологии. Из-за высокой скорости этих изменений в большинстве случаев палеонтологам не удается обнаружить переходных форм между островными эндемиками и их континентальными предками. После этого относительно короткого периода быстрой адаптации темп эволюции островных животных, как правило, замедляется (поэтому не удалось выявить различий в темпах эволюции на временных интервалах свыше 45 тысяч лет).
Автор предполагает, что фрагментация естественных местообитаний (в том числе и в результате деятельности человека) может ставить животных в условия, аналогичные попаданию на изолированные острова. В этом случае можно ожидать резкого ускорения эволюционных изменений по «островному» сценарию. Реальность таких явлений подтверждается фактами (например, было показано резкое ускорение эволюционных изменений размеров тела за последние 200 лет у 25 видов млекопитающих в Дании, что связывают с фрагментацией местообитаний).
Полученные результаты показывают, что многие виды континентальных млекопитающих, по-видимому, потенциально способны к очень быстрым эволюционным преобразованиям. Темп эволюции может возрасти в три и более раза всего за пару десятилетий. Получается, что в условиях растущей антропогенной нагрузки на природные экосистемы многие привычные нам животные могут начать изменяться самым неожиданным образом.
Данная работа очень важна с теоретической точки зрения, прежде всего как пример строгого статистического обоснования некоего давно подмеченного, но остававшегося недоказанным эволюционного закона.
В заключение отметим, что под «темпом эволюции» в данной работе подразумевалась скорость изменения отдельных морфологических признаков, таких как размер тела или длина зубов, то есть, по существу, преобразования не слишком глубокие. Не следует путать эту величину с темпом прогрессивной эволюции, или морфофизиологического прогресса. Прогрессивные эволюционные преобразования, приводящие к появлению новых групп организмов и освоению новых адаптивных зон, наоборот, значительно чаще происходят на больших массивах суши, чем на малых.
Источник: Millien V. (2006). Morphological Evolution Is Accelerated among Island Mammals. PLoS Biol 4 (10): e321.
Александр Марков
