Долгосрочные наблюдения за ящерицами бросают вызов общепринятым представлениям о естественном отборе, показывая, что виды могут развиваться, сохраняя при этом постоянный внешний вид. Многие виды мало изменяются в течение длительных периодов времени. Биологи часто используют одно и то же объяснение того, почему это происходит: естественный отбор отдает предпочтение особям с более мягкими признаками. Особи с более экстремальными чертами, такими как более длинные конечности, обычно находятся в невыгодном положении, в то время как более умеренные или средние особи с большей вероятностью выживут и размножатся, передав свои общие черты.
Новое исследование дает новое представление о задержке эволюции, изучая, как ящерицы выживают в своей естественной среде обитания. Вопреки общепринятому мнению, это исследование показало, что естественный отбор нечасто сохраняет средневидовые черты. Вместо этого выяснилось, что черты, способствующие выживанию, менялись из года в год, но в целом внешний вид вида со временем оставался практически неизменным.
Но новые исследования Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Технологического института Джорджии дают более полное объяснение эволюции сосуществующих видов. Непосредственно измеряя долгосрочное выживание ящериц в дикой природе, ученые обнаружили, что каждый из сосуществующих видов занимает уникальный «аппаратный пик», который лучше всего понимать как часть «адаптивной поверхности» или ландшафта всего сообщества.
Исследование, проведенное Джеймсом Страудом из Технологического института Джорджии, было опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Сделайте фотографии ног ящерицы в высоком разрешении, чтобы измерить размер клейких субпальцевых подушечек. Источник изображения: Day'sEdgeProd
«Если вид адаптируется к окружающей среде, а окружающая среда не меняется, то нельзя ожидать, что вид адаптируется», — сказал Джонатан Лосос, профессор биологии в Колледже искусств и наук и об изменении видов Уильяма Х.. Тем не менее, когда учёные занимаются изучением естественного отбора, они находят мало свидетельств этого стабилизирующего отбора, поэтому мы решили изучить естественный отбор в организме, с которым мы хорошо знакомы: ящерица Анолиса, измеряя отбор в течение нескольких лет, чтобы попытаться понять, что происходит».
Страуд, в то время научный сотрудник лаборатории Лососа в Вашингтонском университете, обнаружил четыре разных вида роющих ящериц, живущих вместе на острове в озере в тропическом ботаническом саду Фэйрчайлд недалеко от Майами.
Он поймал на острове тысячи отдельных ящериц, пометил их индивидуально и измерил пропорции их тела. Затем Страуд отлавливал всех ящериц на острове каждые шесть месяцев в течение двух с половиной лет, что было достаточно для того, чтобы произвести два или три поколения ящериц.
Джеймс Страуд ловит ящериц с помощью небольшого лассо, прикрепленного к удочке. Источник изображения: Day'sEdgeProds
Новые ящерицы, очевидно, дети острова. Если ящерица исчезнет из его переписного списка, Страуд может быть уверен, что она мертва, потому что окружающее озеро наполнено хищной рыбой. Определив, какие ящерицы выживают из года в год, исследователи могут оценить, связаны ли показатели выживаемости с физическими характеристиками, которые они измеряли, такими как длина ног.
«Что особенного в этом исследовании, так это то, что мы одновременно измерили естественный отбор у четырех сосуществующих видов, что смогли сделать немногие другие», — сказал Лосос. «По совпадению, одновременно с публикацией нашей статьи другая исследовательская группа опубликовала аналогичное исследование о знаменитых галапагосских вьюрках Дарвина».
У ящериц Флориды Лосос и Страуд обнаружили, что стабильные формы естественного отбора — поддержание одних и тех же средних характеристик у всего вида — чрезвычайно редки. Фактически, естественный отбор со временем кардинально меняется. В некоторые годы лучше выживают ящерицы с более длинными ногами, а в другие годы лучше выживают ящерицы с более короткими ногами. В других случаях никакой заметной закономерности вообще нет.
Страуд сказал: «Самый поразительный результат заключается в том, что естественный отбор очень сильно варьируется в зависимости от периода времени. Мы часто видим, как направление отбора полностью меняется от года к году. Однако, если объединить их в долгосрочную модель, все эти изменения эффективно сводятся на нет: виды остаются очень похожими на протяжении всего периода времени».
Ученые еще не до конца понимают, как работает эволюция на уровне сообщества. Подобные долгосрочные исследования редки, поскольку они требуют много работы и времени.
«Эволюция может происходить и действительно происходит — это непрерывный процесс, но это не обязательно означает, что в долгосрочной перспективе все постоянно меняется», — сказал Страуд. «Теперь мы знаем, что эволюция все еще происходит, даже когда животные выглядят так, как будто они остались прежними».