Генетическое исследование ставит под вопрос традиционные определения видов

от

Дети дошкольного возраста могут назвать несколько животных. Ребята постарше группируют животных по категориям (птицы, рыбы). А подростки могут набросать схематическое «дерево жизни». Но когда 16 взрослых биологов, пятеро из которых связаны со Смитсоновским институтом тропических исследований, пытаются объяснить, почему яркие рифовые рыбы, называемые хамлетами, относятся к разным видам, всё усложняется.

Их результаты в журнале Science Advances [вызывают сомнения](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt0973) в общепринятых объяснениях использования генетических различий для определения видов.

«Большинство исследований, объясняющих эволюцию различных видов в группе, начинают с построения родового древа на основе генетических различий между видами», — говорит Оскар Пуэбла, старший автор, научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований и профессор Центра тропических морских исследований им. Лейбница (ZMT) в Германии. «Но в этом случае существует только одно генетическое разделение среди всех 19 видов хамлетов».

Виды формируются, когда животные адаптируются к новым условиям. Животные, которые не могут адаптироваться, вымирают, а те, кто может, размножаются, становясь настолько генетически отличными, что больше не могут скрещиваться с другими животными в исходной группе.

Возможно, животные были изолированы в пространстве, например, по разные стороны горного хребта; или их пути никогда не пересекались, потому что они были активны в разное время суток. Однако в целом, независимо от причины, они стали генетически отличными.

На ранних стадиях видообразования животные могут всё ещё скрещиваться и различаться только по генам, которые напрямую связаны с адаптацией — генная точка зрения на видообразование. В принципе, эти гены должны позволять исследователям реконструировать родословное древо.

«К нашему удивлению, когда мы изучили [генетические данные](https://phys.org/tags/genetic+data/), мы поняли, что ни один [отдельный ген](https://phys.org/tags/single+gene/) не позволяет нам реконструировать родословное древо для этой группы», — говорит Мартин Хельмкампф, старший научный сотрудник ZMT. «И мы уверены в этом, потому что мы исследовали целые геномы 335 рыб. Это ставит под сомнение то, как люди думают о том, что такое виды и как они возникают».

Соавторы Флориан Кулманс, первый лауреат стипендии Д. Росса Робертсона для полевых исследований неотропических рифовых рыб, ныне работающий в Университете Лозанны в Швейцарии, и Мелани Хеквольф, бывший научный сотрудник STRI, разработали инновационную подводную камеру с цветной таблицей, что позволило описывать цвета живых [рыб](https://phys.org/tags/fish/) пиксель за пикселем и сравнивать цвета, даже если рыбы были сфотографированы при очень разных условиях освещения.

Позже исследователи в группе секвенировали целые геномы 335 рыб. Основываясь на данных о цвете и генетических данных, они идентифицировали только один ген, который, по-видимому, участвует в видовых различиях. Этот ген, называемый casz1, экспрессируется в коже, глазах и мозге хамлетов и, вероятно, отвечает за определение цветовых узоров и выбор партнёра для спаривания. Однако даже этот ген не позволяет исследователям реконструировать родословное древо для группы. Это, вероятно, связано с тем, что видовые различия кодируются множеством [генов](https://phys.org/tags/genes/), которые действуют согласованно.

«Итак, в конце концов, мы должны смириться с тем фактом, что в некоторых случаях невозможно реконструировать [родословное древо](https://phys.org/tags/family+tree/), которое дифференцировало бы виды», — сказал Хельмкампф.

Существует очень похожее объяснение видообразования у бабочек рода Heliconius, изученных в лабораториях Смитсоновского института в Гамбоа, Панама.

Как говорит Оуэн Макмиллан, научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований и соавтор исследования: «Если есть что-то, что мы узнали из нашей способности секвенировать геномы многих особей, так это то, насколько размыты границы между тем, что мы называем видами. Гибридация между видами происходит часто, и оказывается, что это важный способ быстро эволюционировать новые черты и/или осваивать новые среды обитания во всём: от людей до бабочек, птиц и рыб коралловых рифов».

«Это также способ быстро эволюционировать новые [виды](https://phys.org/tags/species/), что мы наблюдаем у бабочек, и, вероятно, это происходит у хамлетов. Конечно, это усложняет сортировку вещей по определённым группам, но это замечательное свидетельство того, как эволюция создаёт биоразнообразие Земли».

Предоставлено [Смитсоновским институтом тропических исследований](https://phys.org/partners/smithsonian-tropical-research-institute/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте