Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Дж. Уэбб
«Ничто». Глава из книги


В. Мацарский
Леметр против Пифагора


Интервью О. Орловой с М. Труниным
Михаил Трунин: «Хорошее физическое образование — фундамент технологической культуры страны»


Д. Эверетт
«Не спи — кругом змеи!». Глава из книги


С. Агаханов
Логика логики


Т. Авсиевич
Примитив не приговор, или Physarum polycephalum разумный


Ю. Грановский
Загадка галактических масштабов


М. Тегмарк
«Наша математическая Вселенная». Глава из книги


Н. Резник
Неоднозначность стоп-кодонов


Интервью М. Гельфанда с В. Васильевым
Академик Виктор Васильев: «Если потратишь жизнь на математику, то ты ее не зря прожил»







Главная / Новости науки версия для печати

Эволюция клювов демонстрирует ход адаптивной радиации у птиц


3D-сканы клювов птиц

Рис. 1. Добровольцы сделали и промаркировали более 2000 3D-сканов клювов различных видов современных птиц из коллекций в Трингском и Манчестерском музеях естественной истории. Эти данные послужили основой для масштабного исследования макроэволюции. Изображения с сайта trump24h.com

Международная группа орнитологов, собрав обширную базу данных по форме клювов современных видов птиц, проанализировала их экологическую эволюцию. Ученые выделили два этапа в адаптивной радиции птиц. На первом этапе эволюция привела к быстрому освоению всего адаптивного пространства. Затем, при дальнейшей эволюции, адаптивное пространство перераспределялось и дробилось на более узкие экологические ниши. Скорость экологической эволюции оставалась относительно низкой. Однако в некоторых группах она тем не менее резко возрастала, что соответствовало выходу в новые необычные адаптивные зоны или освоению изолированных территорий вроде островов. Это мощное исследование дает хорошую основу для предметного изучения макроэволюционных процессов.

Несколько лет назад стартовал публичный проект "Mark My Bird", в котором мог принять участие каждый желающий. Специалисты из Шеффилдского университета предложили публике зайти на сайт и помочь промаркировать отсканированные 3D-сканером птичьи клювы. Желающие нашлись! И у исследователей появилась обширная оцифрованная база данных по форме клювов более 2000 видов птиц из разных отрядов.

По этой базе данных ученые собирались выявить закономерности макроэволюции птиц, связанные с их экологией. Так как форма клюва отражает и тип пищи, и способ ее добычи, то этот признак вполне можно взять за основу такого исследования. Специалисты выяснили диапазон изменчивости формы клюва для видов, семейств, отрядов — благо, данных было достаточно.

Изменение во времени двух главных компонент

Рис. 2. Изменение во времени двух главных компонент, определяющих большую часть вариабельности в форме клювов. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Затем, методом главных компонент определив основные параметры этой изменчивости, сопоставили их с филогенетическими реконструкциями, принятыми для птиц. И получили интересную картину соотношения скоростей экологической и морфологической (генетической) радиации. Первая высчитывается по диапазону изменений значимых параметров клювов в единицу времени (1 млн лет). А вторую, очевидно, отражает число ветвлений на филогенетических деревьях. Оказалось, что скорость экологической радиации была высока в начальный период эволюции птиц — тогда она увеличилась очень резко. Затем, во время второй фазы, она быстро снижалась, оставаясь относительно постоянной.

Показатели экологического разнообразия во времени и относительная скорость изменения этого показателя

Рис. 3. Показатели экологического разнообразия во времени (слева) и относительная скорость изменения этого показателя, то есть скорость «экологической» эволюции (справа). Цветами показаны расчеты для разных филогенетических реконструкций для обеих главных компонент. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Зато скорость видообразования во время этой второй фазы не снижалась. Это означает, что экологическое или адаптивное пространство, быстро занятое на первом этапе, перераспределялось между новыми видами, дробилось на более мелкие адаптивные участки. Последнее определяет путь к появлению узко специализированных видов. На фоне общей низкой скорости экологической эволюции она, тем не менее, резко возрастала в отдельных линиях. Такие отдельные пики связаны как раз с появлением видов-специалистов, занявших необычные адаптивные зоны. Среди них чистиковые, тропические птицы-носороги, некоторые из гусеобразных; для этих специализированных групп характерно небольшое число видов в родах. Увеличение скорости экологической эволюции в отдельных линиях ученые связывают с быстрой радиацией в незанятом адаптивном пространстве. Это либо необычное морфологическое новшество, либо островная радиация. Представитель группы, попав на малозаселенный остров, может дать начало целому букету родственных видов, которые в экологическом отношении будут схожи с материковыми неродственными видами.

Филогенетическое дерево современных птиц

Рис. 4. Филогенетическое дерево современных птиц, на котором цветами обозначены скорости экологической эволюции от минимальных (синий) к максимальным (темно-красный). Серыми треугольниками отмечены резкие увеличения скорости экологической эволюции в отдельных линиях. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Те читатели, которые знакомы с развитием макроэволюционных представлений, наверняка узнают в начальной фазе быстрой адаптивной эволюции так называемую адаптивную радиацию (H. Osborn, 1902. The Law of Adaptive Radiation), типогенез (О. Н. Schindewolf, 1950. Basic Questions in Paleontology), «некогерентную эволюцию», «ювенильные таксоны» (см. А. В. Марков, Е. Б. Наймарк, 1998. Количественные закономерности макроэволюции), «экстенсивную дивергенцию» (см. А. В. Марков, Е. Б. Наймарк, 1998. Этапность развития надвидовых таксонов) и близкое к ним понятие «арогенной популяции». Судя по цитированным в статье работам, такое понимание макроэволюционных закономерностей становится в настоящее время доминирующим. Иными словами, существование двух специфических этапов в макроэволюции таксона не является новой идеей. Но здесь нужно обратить внимание не столько на саму идею, сколько на ее толкование с позиций постоянства скорости микроэволюционного, дарвиновского, процесса. Авторы, напоминая нам об идеях Симпсона (Дж. Г. Симпсон, 1948. Темпы и формы эволюции) о скачкообразном увеличении темпов эволюции в разных группах животных, приводят конкретные доказательства, что при постоянно идущем отборе на приспособленность скорость видообразования может резко увеличиваться. Это связано с освоением новых адаптивных пространств.

Авторы не решились взяться за ископаемое разнообразие птиц, хотя при обсуждении макроэволюции и реконструкциях прошлого проверка гипотез на ископаемом материале кажется вполне логичной. Они отписались тем, что клювы в ископаемом состоянии редко хорошо сохраняются (и это правда). Вряд ли стоит сомневаться, что ископаемая летопись птиц подтвердит выводы о существовании двух этапов в их экологической радиации, о специализации при выходе на новые адаптивные просторы (см. обзор по ископаемым птицам: Голова, ноги, хвост — гонка технологий в эволюции птиц, «Журнал общей биологии», т. 76, 2015).

Источник: Christopher R. Cooney, Jen A. Bright, Elliot J. R. Capp, Angela M. Chira, Emma C. Hughes, Christopher J. A. Moody, Lara O. Nouri, Zoë K. Varley, Gavin H. Thomas. Mega-evolutionary dynamics of the adaptive radiation of birds // Nature. 2017. DOI: 10.1038/nature21074.

Елена Наймарк


Комментарии (5)



Последние новости: ЭволюцияОрнитологияЕлена Наймарк

14.02
Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых
10.02
Межгрупповой отбор формирует социум, а внутригрупповой его поддерживает
30.01
Генетики поняли, как вернуть помидорам вкус и запах, отнятые селекционерами
24.01
Гены, способствующие получению хорошего образования, отсеиваются отбором
23.01
«Чудесные круги» в пустыне Намиб можно смоделировать
17.01
Ученые разгадали тайну хиолитов — загадочных палеозойских животных
16.01
Описан новый надтип архей, к которому относятся предки эукариот
11.01
Многолетнее исследование черных ворон в Испании выявило преимущества коммунального гнездования
09.01
Эмоциональное восприятие музыки зависит от генов
05.01
Вставка генома вольбахии может приводить к развитию новой половой хромосомы у ее хозяев

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2017 II, I  2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия