Хищных млекопитающих создала конкуренция
Международная группа биологов различных специальностей провела крупномасштабное исследование, помогающее обрисовать движущие силы эволюции хищных млекопитающих. Ученые собрали данные по распространению, молекулярным маркерам и морфологическим признакам хищных млекопитающих всего мира. Оказалось, что у хищников, живущих на одной территории, морфологические различия в целом больше, чем у тех, которые живут порознь. При этом чем дольше хищники сосуществуют и чем больше площадь совместного обитания, тем резче проявляются различия. Это доказывает ведущую роль конкуренции в видообразовании у хищников.
Пока политики и философы горячо дискутируют о том, нужно ли преподавать теорию Дарвина в школе, биологи продолжают работать, по крупицам собирая знания об эволюции животных на Земле. На сегодняшний день рассматриваются две основных концепции механизмов видообразования: аллопатрическое и симпатрическое видообразование.
Аллопатрическое видообразование — это разделение одного вида на два из-за появления изолирующего барьера на месте исходной предковой популяции. Предполагается, что в двух изолированных частях популяции будут накапливаться разные мутации, и в итоге две части превратятся в разные виды.
Второй путь — симпатрическое видообразование — предполагает появление двух или больше видов без изолирующего барьера. Движущей силой будет конкурентная борьба между особями. В результате острой конкуренции преимущество будут получать крайние формы, а численность средних форм постепенно уменьшится.
В природе существует множество примеров и того и другого типа видообразования. Вместе с тем, теоретических и практических претензий к обоим типам у зоологов тоже хватает. Одна из претензий к изоляционному видообразованию состоит в том, что целые букеты родственных видов живут вместе на одной территории, и никаких изоляционных барьеров между ними нет. Основная проблема симпатрического видообразования — это то, что совершенно непонятно, как при постоянном обмене генами могут разделиться генофонды и получиться новые виды (об этом см. Эволюция без преград: ботаники нашли новое доказательство видообразования без географических барьеров, Видообразование — личное дело каждого, Для видообразования не нужны барьеры). Так какому же из типов отдать предпочтение?
Чтобы хоть как-то прояснить этот вопрос, международная команда специалистов из Америки (Вирджинский университет в Шарлотсвилле) и Великобритании (Центр популяционной биологии Лондонского имперского колледжа в Аскоте и Королевский ботанический сад в Кью) предприняла глобальное исследование. Предварительные рассуждения просты: если между животными сильна конкуренция, значит эволюция должна развести противников, предоставив им разный рацион питания. Следовательно, различия в строении их зубов и в весе тела будут увеличиваться. Если никакой конкуренции нет (читай: нет никакого отбора и видообразования), а животные просто собрались в одном месте, потому что условия среды показались им подходящими, то никаких особых морфологических различий зубов и веса тела у них не будет.
Чтобы проверить, какая из гипотез верна, нужны были три группы данных. Во-первых, сведения по распространению всех хищных млекопитающих по всему миру. Во-вторых, данные о морфологии зубов по каждому виду. Здесь были выбраны признаки хищных и предкоренных зубов. Именно эти зубы определяют узкую пищевую специальность хищника. В-третьих, понадобилась эволюционная схема хищных млекопитающих, построенная независимо от морфологических признаков зубов. Что ж, и такая схема нашлась — ее построили на основе молекулярных данных. На этой схеме выделили 50 пар видов, имевших одного и того же непосредственного предка. Для этих пар оценили различие морфологии зубов и веса тела. Далее подсчитали, насколько перекрывается ареал этих близких видов. Теперь осталось только соотнести общую площадь и морфологические различия. Если никакой зависимости нет, то и никакой симпатрической эволюции у хищников нет, если тренд есть, то это будет доказательством симпатрической эволюции.
Оказалось, тренд есть. И весьма надежный! В целом, 63% различий в зубной системе хищников определяются симпатрическим конкурентным давлением. Вынужденные жить вместе, животные приспосабливаются к разной диете и для этого видоизменяют свой главный инструмент добывания и переработки пищи — зубы. При этом симпатрическая конкуренция довольно мало влияет на вес тела хищника.
Итак, замечательное разнообразие хищников — пантер, львов, леопардов, медведей и мангустов — не меньше чем на 60% обеспечено конкуренцией и последующим видообразованием. Это не слишком яркое, но очень изящное и убедительное исследование показывает, по крайней мере, масштабы работы конкурентной борьбы.
Источник: T. Jonathan Davies, Shai Meiri, Timothy G. Barraclough, John L. Gittleman. Species co-existence and character divergence across Carnivores // Ecology Letters. 2007. V. 10. P. 146–152.
Елена Наймарк
-
Молодцы, эти британцы и американцы. Пока наши погружаются в бесконечные рассуждения, основываясь на работах соотечественников столетней давности (посмотрите последнее издание учебника по теории эволюции - он отстал лет на 70 :(! ), капиталисты продолжают работать, реально продвигая науку. Что же касается соотношения симпатрического и аллопатрического компонентов в видообразовании, то на мой взгляд надо учитывать то, что ареалы родственных видов в подавляющем большинстве случаев перекрываются только частично. Такого, чтобы вид "разъехался" на два из-за того, что конкуренция между крайними вариантами (специализирующихся например на самых мелких или самых крупных жертвах) слабее, чем между центральными вариантами, более многочисленными и, в общем, успешно решающими задачи собственного выживания и размножения, мы не наблюдаем. "Коэволюцию" конкурентов, ведущую к дивергенции, представить трудно. Необходимы какие-то дополнительные условия, чтобы это было возможно. Это вам не отношения типа хищник-жертва или паразит-хозяин!
-
Мне кажется, что оба способа видообразования обладают одним недостатком: они объясняются "естественными" причинами. На мой взгляд, разделение на виды должно точно так же управляться отбором, как и возникновение отдельных органов. Ведь признаётся же, что любой значимый признак подвержен отбору. Но не является ли принадлежность к отдельному виду -- суперзначимым признаком? Если "да", то как же может разделение на виды происходить под воздействием спонтанного естественного разделения?
На мой взгляд, могло бы происходить так.
Допустим, есть несколько популяций одного вида, которые конкурируют между собой. Допустим, если разделить вид на два, то это даст какие-то преимущества. Тогда, та популяция, в которой произошло разделение на два вида, выиграет конкурентную борьбу с теми популяциями, в которых этого разделения не произошло. В итоге в будущее попадёт только разделённая популяция.
Почему может быть выгодно разделение на виды? Очень просто. Мы считаем, что виды отделены друг от друга тем, что они не могут давать общее потомство. Скорее всего, это и есть селектируемый признак. То есть, виды специально разделяются для того, чтобы прекратить обмен генами.
Для чего может быть нужно прекратить обмен генами? И на этот вопрос ответ почти очевиден: для специализации. Если организм таков, что он занимает две какие-то ниши, то он с неизбежностью хуже приспособлен к жизни, чем два организма, приспособленные каждый к своей нише (это аксиома любой специализации). Но если организмы принадлежат к одному виду, то они обмениваются генами, а значит, и признаками. А если они обмениваются признаками, то каждая особь с вероятностью получает как признаки, специфичные для одной ниши, так и признаки, специфичные для другой. Но признаки, специфичные для второй ниши вредны для перво! Таким образом, обмен генов мешает специализации.
Итак, в конкуренции между популяциями выигрывают те популяции, в которых организмы более специализированы к нишам. Но специализация невозможна без запрета на обмен генами, поэтому в отборе выигрывают те популяции, в которых такое разделение произошло.-
Очень трудно себе представить НЕСКОЛЬКО ПОПУЛЯЦИЙ ОДНОГО ВИДА, КОНКУРИРУЮЩИХ МЕЖДУ СОБОЙ, если речь идет об организмах с половым размножением. Если популяции пространственно не разобщены, то особи их начнут скрещиваться. Касательно того как половое размножение стабилизирует вид (затрудняет эволюцию) очень хорошо написал В.П.Щербаков (см. ЭЛЕМЕНТЫ - главную страницу!). Обмен генов действительно очень мешает специализации. Простого и очевидного ответа на то, как и ПОЧЕМУ возникает разнообразие видов, по-моему пока нет. Хотя авторы учебников делают вид, что им все ясно.
-
Популяции по определению слабее обмениваются между собой генами, чем внутри себя. В том числе, они могут быть пространственно разобщены. Разумеется, это совершенно не мешает им конкурировать, потому что "конкурировать" -- это не обязательно драться или иначе физически контактировать. Конкурировать -- это значит соревноваться. Итог соревнования может быть подведён много позже.
Например, две популяции, находящиеся по разную сторону скального хребта могут конкурировать между собой. Через миллион лет, когда хребет развалится от эрозии, выяснится, что одна из популяций, которая разделилась на два вида, сохранилась лучше, лучше пережила изменения климата и т.п.; вторая популяция, не разделившаяся, могла вымереть или сохраниться в малой численности. Таким образом будет произведён положительный отбор разделения на виды.
> Простого и очевидного ответа на то, как и ПОЧЕМУ возникает разнообразие видов, по-моему пока нет.
Ну вот я его и предлагаю: в результате ОТБОРА. -
> Очень трудно себе представить НЕСКОЛЬКО ПОПУЛЯЦИЙ ОДНОГО ВИДА,
> КОНКУРИРУЮЩИХ МЕЖДУ СОБОЙ
Геноцид и расизм в человеческом обществе разве не является таким примером?-
Давайте уж геноцид и расизм (безусловно, отвратительнейшие явления) сюда не впутывать - это уведет в сторону. А вот как конкурируют две популяции, разделенные скальным хребтом, я не очень понимаю. Конкуренция возникает когда не хватает общего ресурса. Она может протекать по принципу эксплуатации, т.е. одни потребляют ресурс быстрее, чем другие, или же одни способны поддержать популяционный рост на меньшей концентрации ресурса, чем другие. Но к эксплуатации может добавляться "интереференция" - активное противодействие особей одного вида в потреблении ресурса особями другого вида (термины, насколько я помню, были введены Томасом Парком в 1950-х годах, но до этого наш Виктор Сергеевич Ивлев писал о "простой" и "осложненной" конкуренции, что было то же самое). Если, человек при посадке в вагон метро расталкивает других пассажиров, - это интерференция. Антибиотики - тоже средство интерференционной конкуренции. Один вид микроорганизмов тормозит рост другого с помощью специально образующегося ингибитора (антибиотика).
-
> А вот как конкурируют две популяции, разделенные скальным хребтом, я не очень понимаю.
Например, они сперва живут себе отдельно, а потом, когда хребет разрушается, выясняется, какая популяция совершенней.
> Конкуренция возникает когда не хватает общего ресурса.
Ну а разве будущее нельзя считать ресурсом? По прошествии миллиона лет оказывается, что популяция, которая не разделилась на два вида, вымерла, так как не выдержала суровых условий среды. А вторая популяция, которая разделилась на два вида, выжила. Таким образом, будущее оказалось в распоряжении только второй популяции. В более долгосрочном аспекте, на арене остаются только те популяции, которые вовремя специализировались.
> Но к эксплуатации может добавляться "интереференция"
Ну да, всё то же самое возможно и между популяциями. Только это выражено слабее, чем среди особей. Собственно, современные многоклеточные особи -- это ведь, в каком-то смысле, популяции одноклеточных орагнизмов. И внутри них, кстати, тоже произошло разделение на различные виды тканей, хотя это не привело к генетическим различиям.
Кстати, я вот спрашивал у Александра Маркова об обратной задаче: не узнать, как возникали виды, а научиться их самим создавать. Ведь считается, что этого до сих пор никому не удавалось сделать. Я преположил, что никто просто не проводил селекцию именно по признаку невозможности скрещивания. Александр сказал, что по его мнению, такого действительно никто не делал.
А ведь, на первый взгляд, вовсе не сложно поставить селекционный опыт таким образом, чтобы добиться видообразования. Только надо селектировать не индивидуальные линии, а группы (популяции). То есть, разделить мушек-дрозофил на несколько ПАР садков, в каждом по множеству мух. И смотреть, насколько плохо мухи из разных плеч каждой пары плохо скрещиваются между собой (А), при одновременном сохранении способности скрещиваться внутри плеча (Б). Потомство брать от той пары садков,у которых показатель А-Б или А/Б самый высокий. Кажется, что так постепенно мы должны добиться видообразования. Если это так, если это возможно, то нельзя исключить, что так происходило и в реальности.-
Эволюция планировать на будущее ничего не может. Она всегда живет настоящим и только настоящим. Конечно прошлое может несколько ограничивать это настоящее. Как любил на лекциях говорить Тимофеев-Ресовский - У меня не может быть мутации, затрагивающей форму кисточки на конце хвоста потому что у меня нет хвоста! И при этом вращал сзади рукой, изображая хвост...
-
-
-
-
-
Последние новости
