Как природа делает из мыши слона
Чем быстрее менялась масса тела млекопитающих в процессе эволюции, тем разнообразнее становился их видовой состав.
Все знают расхожее шуточное выражение:«Сделать из мухи слона». Но эволюционные биологи не на шутку заинтересовались этим, казалось бы шуточным, вопросом. Они придумали способ рассчитать, сколько времени требуется, например, млекопитающим, чтобы эволюционировать в своих размерах от мыши до слона.
Международная группа ученых, возглавляемая Алистером Эвансом, проанализировала изменения массы тела млекопитающих за последние 70 миллионов лет. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS. Прежде скорость эволюции оценивали на сравнительно небольшом отрезке времени, обычно ограничиваясь близко связанными группами организмов и относительно небольшими эволюционными изменениями, например в парах предок-потомок или в четко определенном ряду поколений. Алистер Эванс с сотрудниками предложили использовать метрический параметр, получивший название максимальная скорость филогенеза (CMR, clade maximum rate) для того, чтобы проследить за изменениями массы тела в отдельных родственных группах организмов.
Ученые собрали обширные данные о максимальной массе тела в 28 систематических группах (отрядах) млекопитающих, обитающих или прежде обитавших на Земле. Для каждой монофилетической (имеющей общего предка) группы ученые рассчитали максимальную скорость эволюции на отрезке «шкалы поколений». Оказалось, что для того, чтобы масса тела в группе родственных организмов увеличилась в 100 раз, должно было смениться 1, 6 миллионов поколений, в 1000 раз — 5,6 миллионов поколений, а в 5000 раз — целых 10 миллионов поколений!
Интересно, что у морских млекопитающих — китов — масса тела в процессе эволюции увеличивалась в два раза быстрее, чем у наземных животных. (Всего лишь за каких-нибудь 1,1—5 миллионов поколений в отдельных группах.) Ученые считают возможной причиной такой ситуации механические свойства водной среды.
Чтобы свершились такие преобразования, требуется основательная реорганизация всех систем организма. Поэтому значительные изменения размеров животных в конечном итоге могут приводить к серьезным эволюционным последствиям, в том числе и к образованию разнообразных видовых форм организмов, и даже к восстановлению вида после массового вымирания.
И, действительно, скорость роста максимальной массы тела наземных животных, по расчетам ученых, резко возросла примерно 65 млн лет назад, после «меловой катастрофы» — массового вымирания многих групп животных и растений, случившегося по загадочным для палеонтологов причинам в конце Мелового периода. За последние 35 млн лет после этого драматического события в истории Земли происходит резкое экспоненциальное увеличение максимальной массы тела млекопитающих. Именно тогда и началось бурное видовое развитие этой группы животных.
Макроэволюция оказалась ассиметричной. Зоологам известен феномен островной карликовости, когда отдельные виды животных «мельчают». Как оказалось, уменьшение размеров животных отдельных видов может происходить со скоростью более чем в 10 раз превышающей скорость увеличения размеров других.
8 февраля 2012
