Африканские рыбы поставили рекорд по скорости образования новых видов

Исследователей эволюции давно интересовало, почему одни систематические группы быстро образуют новые виды, а другие — намного медленнее. Такая разница может быть очень велика и явно имеет генетические и экологические основы.

С этим вопросом разобрались авторы новой публикации для журнала Nature. Они подыскали прекрасный объект исследования — огромное озеро Виктория, расположенное в Восточной Африке, на территории Танзании, Кении и Уганды. Это одно из Великих Африканских озер (наряду с озерами Ньяса и Танганьика), самое крупное на континенте и второе по площади в мире.

Дело в том, что совсем недавно (по геологическим меркам) это озеро стало намного глубже. Подъем воды в Виктории начался примерно 17 тысяч лет назад и быстро привел к появлению глубоководья в до того мелком озере.

Такая перестройка экосистемы озера спровоцировала появление множества новых экологических ниш, поскольку в водоеме резко возросло разнообразие условий среды. А вакантные ниши — это главная предпосылка для быстрого появления новых видов, которые их занимают.

Рост площади и глубины озера Виктория обернулся настоящим триумфом цихлид, одной из групп лучеперых рыб, близкой окунеобразным, а точнее — гаплохроминовых цихлид. До увеличения глубины африканского озера в нем обитали и другие рыбы — сомообразные, родственники карпов или тилапии, — но только эта группа цихлид сумела образовать столько видов, что ее можно считать рекордсменом среди позвоночных. По оценкам авторов исследования, в Виктории возникло свыше 500 видов гаплохроминовых цихлид за 17 тысяч лет — в среднем один новый вид за 34 года.

Чтобы это выяснить, исследователи изучили множество окаменелостей разного возраста со дна озера. Рыб различных систематических групп распознали по характерной форме зубов, а их время жизни определили методом углеродного датирования. Это позволило реконструировать эволюцию рыб в озере на протяжении многих тысячелетий.

Принято считать, что новые экологические ниши осваивают те организмы, которые первыми окажутся в нужном месте и в нужное время. Однако цихлиды озера Виктория это скорее опровергают, ведь они оказались на «стартовой линии» соревнования одновременно с другими рыбами, своими конкурентами.

Следовательно, важное значение имели также генетические и другие особенности самих цихлид. Авторы выделили три черты, которые могли способствовать рекордно быстрому видообразованию.

Во-первых, это интенсивный половой отбор, то есть привередливый выбор партнера для спаривания. Он работает как своеобразный «катализатор» эволюции, который усиливает репродуктивную изоляцию и ускоряет приспособление к новым экологическим нишам.

Во-вторых, гаплохроминовые цихлиды обладают такими челюстями, которые могут быстро изменяться в ходе эволюции и перестраиваться под новые типы пищи. Неудивительно, что они помогли рыбам переключиться на новый корм быстрее, чем конкуренты.

Наконец, представители гаплохроминовых цихлид способны скрещиваться с другими видами. Это приводит к появлению межвидовых гибридов, которые зачастую более жизнеспособны, а также к переносу генетического материала от одной группы рыб к другой.

Авторы исследования подчеркнули, что ни одну из этих черт нельзя назвать присущей только гаплохроминовым цихлидам и отсутствующей у других рыб. В их «экологическом завоевании» африканского озера решающую роль сыграло то, что цихлиды удачно сочетают в себе все эти признаки.