Ученые нашли доказательства редкого механизма эволюции

Новое исследование ученых из Мичиганского университета, посвященное скрещиванию двух видов ревунов (род широконосых обезьян семейства паукообразных) в Мексике, дает представление о силах, которые управляют эволюцией новых видов. Об этом сообщает научно-техническое издание phys.org.

Как в природе возникают новые виды? Существует одна популярная, однако очень упрощенная теория. Все начинается с того, что популяция животных или растений становится географически изолированной. К примеру, в результате смены курса течения реки или образовавшегося горного хребта две отдельные группы со временем накапливают генетические различия, приспосабливаясь к изменившейся окружающей среде в условиях изоляции. В результате ДНК этих групп настолько отличаются, что две популяции становятся совершенно разными видами.

На самом деле этот процесс гораздо сложнее, утверждают американские ученые. По их словам, хотя географическая изоляция действительно может положить начало образованию нового вида, существуют другие силы, включая различные формы естественного отбора, которые завершают этот процесс.

Новое исследование экспертов из Мичиганского университета показало редкие доказательства того, что множественные формы естественного отбора, в том числе так называемое «усиление»,  помогают завершить процесс образования нового вида в естественной, «гибридной зоне» ревуна. Иными словами, в месте, где два вида сосуществуют и иногда скрещиваются (этот процесс называется гибридизацией).

Научная работа ученых была опубликована 22 декабря в журнале Molecular Ecology. В статье исследователи рассказывают о том, что они изучили зону гибридных приматов, чтобы идентифицировать части генома, которые могут содержать гены, лежащие в основе образования новых видов, и проверить сигналы сил отбора, сформировавших их.

«Мы наблюдали закономерности в генетических данных, свидетельствующие о том, что гибридизация играет непосредственную роль в завершении процесса образования новых видов путем усиления генетических различий между ними», – объяснила автор исследования, доктор Марсела Бэйз.

Эксперт добавила, что ее команда обнаружила сигналы множества форм естественного отбора, приводящие к различиям видов, включая спорный процесс под названием «усиление», который широко обсуждается учеными в данный момент. Этот результат особенно примечателен, поскольку эмпирические доказательства встречаются крайне редко, особенно генетические.

Два вида, находящиеся в центре исследования – колумбийские ревуны и черные ревуны, – разошлись около 3 миллионов лет назад и жили отдельно друг от друга до относительно недавнего времени, когда снова вступили в контакт. Возможно, это произошло в течение последних 10 000 лет  примерно в 12 милях от общей гибридной зоны в юго-восточном мексиканском штате Табаско.

Когда-то вид был определен как группа фактически или потенциально скрещивающихся особей, которые изолированы от других таких групп в репродуктивном плане. Концепция репродуктивной изоляции является ключевой для этого определения и означает, что, несмотря на гибридизацию, настоящие виды сохраняют свою уникальность.

В гибридной зоне ревунов-обезьян в Мексике, где исследователи из Мичиганского университета работали около двух десятилетий, анализ образцов ДНК подтвердил, что черные и колумбийские ревуны скрещиваются и дают гибридное потомство. Тот факт, что гибридизация происходит между двумя группами, означает, что репродуктивная изоляция является неполной.

Биологи, работающие в области эволюции, полагают, что различные давления со стороны естественного отбора могут помочь завершить процесс, усилив барьеры для смешения генов между двумя группами и подталкивая их к полной репродуктивной изоляции.

И поскольку естественный отбор предпочитает организмы, которые успешно размножаются, он склонен к гибридам, которые иногда гибнут перед размножением или просто неспособны размножаться.

Естественный отбор пытается заблокировать образование этих «непригодных» гибридов. Одним из способов сделать это является постепенное увеличение генетических различий между двумя группами организмов, в данном случае черных и колумбийских ревунов, чтобы им было сложнее спариваться и производить гибридных потомков.

Работая таким образом, чтобы помешать формированию гибридов, естественный отбор усиливает репродуктивную изоляцию, увеличивая генетические различия. Этот процесс называется «усилением». Хотя эта идея существует уже более столетия, эмпирических данных, подтверждающих ее, все еще очень мало.

Чтобы проверить наличие усиления, Бэйз и ее коллеги сравнили ДНК черных и колумбийских ревунов, живущих в гибридной зоне Табаско, с ДНК тех же ревунов, живущих вдали от гибридной зоны.

Если усиление работает, чтобы помешать гибридизации и усилить репродуктивную изоляцию, то генетические различия между двумя видами в гибридной зоне должны быть больше, чем генетические различия между обезьянами этих двух видов, живущими в другой зоне. Именно это обнаружила Бэйз с коллегами, когда сравнила генетические маркеры, находящиеся на генах, которые, вероятно, связаны с репродуктивной изоляцией.