• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
13.07.2022
Михаил Орлов
1 108

Биологи выяснили, что похолодание климата в миоцене вызвало видообразование у мхов

3.8

Международный коллектив биологов во главе с российским ученым провел всестороннее исследование околоводных мхов рода Pseudohygrohypnum и выяснил, что в действительности в нем не два, а целых восемь околоводных видов. Их возникновение в процессе эволюции связывают с миоценовым похолоданием.

Новый вид мха Pseudohygrohypnum orientale / © Владимир Федосов / Автор: Caristania Fabricius

Мхи — особая ветвь эволюции растений: обычно они очень малы и не имеют ни корней, ни проводящих тканей, поэтому их не относят к сосудистым или высшим растениям. Это сравнительно просто устроенные организмы, однако разобраться с их эволюционной историей и систематикой не всегда легко: чем проще растение, тем меньше признаков, которые можно использовать для классификации. С приходом в бриологию методов анализа последовательностей ДНК и реконструкции процесса эволюции на их основе в устоявшейся систематике мхов начались резкие и даже драматические изменения.

Многие группы этих растений сильно пересмотрели: некоторые из, казалось бы, непохожих были объединены, в то время как другие виды и роды разбили на новые. Дело в том, что ранее систематика основывалась на традиционных для натуралистов признаках — морфологии, биологии развития, ареалах и так далее. Однако теперь в распоряжении ученых, помимо усовершенствованных микроскопов, оказались секвенаторы (приборы, позволяющие получить последовательность ДНК), Хеннигова систематика и математические методы реконструкции филогении на основании молекулярных данных.

Весь спектр этих методов использовал международный коллектив авторов, который возглавил Владимир Эрнстович Федосов, доктор биологических наук и ведущий научный сотрудник кафедры экологии и географии растений МГУ имени М. В. Ломоносова. Объектом нового исследования стали широко распространенные в Северном полушарии околоводные мхи рода Pseudohygrohypnum, до недавнего времени включавшего всего два вида.

Владимир Эрнстович признается, что новая работа не была запланирована в том виде, в котором в итоге оказалась опубликована. «В 2014 году я собрал в Приморье, на горе Ольховая, необычный околоводный мох винно-красного цвета. Попытка определить его показала, что наиболее точно он соответствует японскому Pseudohygrohypnum purpurascens (который сейчас считается синонимом описанного с острова Ньюфаундленд P. subeugyrium)», — сообщил Naked Science исследователь.

В то же время этот образец не показался ученому похожим на P. subeugyrium. Поэтому он решил обратиться к баркодированию ДНК, которое позволяет идентифицировать даже родственные организмы по небольшим вариабельным участкам последовательности генома (это несколько напоминает сканирование штрихкода на товарах), и результаты подтвердили подозрения ученого.

Фактические места находок (точки) и предсказанные с помощью SDM ареалы (заливка) нескольких разновидностей рода Pseudohygrohypnum / © Fedosov et al.

Дальше все пошло по нарастающей: новые регионы, новые последовательности ДНК из баз данных, сотрудничество с коллегами из других стран и обширная переписка. Работа заняла ни много ни мало семь лет и позволила получить большой набор данных, на основании которого сделаны неожиданные выводы. «Классические» образцы P. subeugyrium из Европы и с востока Северной Америки не похожи на прочие образцы — ни с Дальнего Востока, ни из Сибири.

Однако исследователи не ограничились исключительно анализом ДНК и традиционным изучением морфологии. Разумеется, обитающие на огромном пространстве от полуострова Ньюфаундленд (Канада) до Таймыра и Японии мхи сильно различаются по своей экологии, и это необходимо учитывать при выделении систематических групп.

С этой целью авторы использовали моделирование пространственного распространения (англ. Species Distribution Modelling — SDM) — очень популярный и современный метод, основанный на машинном обучении. SDM помог реконструировать видообразование мхов на основании данных о климате прошлого. Исходным материалом послужили ископаемые остатки мхов, найденные в янтарях.

Оказалось, расхождение видов рода Pseudohygrohypnum пришлось на похолодание в миоцене, когда на Севере Евразии в холодных и засушливых условиях появились экосистемы нового типа.

«Это изменение климата было своеобразным вызовом для организмов, существовавших вокруг, поскольку приводило к образованию совершенно новых экологических ниш, хоть и не привычных (и не благоприятных) по своим условиям. Прогрессивные группы поспешили эти ниши освоить, что естественно привело к интенсивному видообразованию, — это история про P. subeugyrium (из одного вида за сравнительно короткое время образовалось пять). Что касается P. eugyrium, здесь мы имеем дело с классическим аллопатрическим видообразованием в Атлантическом секторе, тогда как восточноазиатский вид представляет собой пример параллелизма — то есть сходен с европейскими растениями, но не родственен им. Очевидно, то же происходило с другими группами мхов, с которыми наша группа под руководством М. С. Игнатова работает в рамках проекта «Флора мхов России». Эти исследования выявили множество новых видов, приуроченных к Азиатскому сектору, которые ранее ошибочно относили к хорошо известным европейским и американским видам», — продолжил автор.

Сильной стороной опубликованной в научном журнале PeerJ статьи следует назвать именно удачное сочетание очень разных методов, которое позволило всесторонне описать виды мхов — довольно сложный объект биологических исследований. «Мне кажется, комбинация подходов, примененных в нашем исследовании, имеет огромный потенциал, поскольку позволяет получить данные, принципиально новые по сравнению с тем, с чем имеют дело во время своей рутинной работы систематики, даже современные. Она позволяет понять, что стало причиной возникновения разнообразия, которое мы открыли и описали», — подвел итог Владимир Эрнстович.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 13:27
ФизТех

Одна из фундаментальных проблем при создании эффективных моделей машинного обучения — определение необходимого и достаточного количества данных для их обучения. Слишком мало данных — модель будет неточной, слишком много — неоправданные затраты времени и ресурсов на сбор и обработку информации. Ученые из МФТИ предложили два новых метода для решения этой задачи, основанных на анализе функции правдоподобия с использованием техники бутстрэпа.

Позавчера, 11:06
ПНИПУ

Процветание страны требует регулярного отслеживания устойчивости каждого региона, то есть его способности поддерживать качество жизни, адаптироваться к изменениям и использовать возможности для долгосрочного развития. Традиционные методы оценки требуют участия большого числа экспертов, что приводит к существенным затратам, а их результаты часто зависят от личного мнения. Кроме того, существующие аналитические программы не позволяют оперативно реагировать на такие непредвиденные ситуации, как климатические изменения или экономические кризисы. Студенты и ученые Пермского Политеха и НИУ ВШЭ разработали систему автоматической оценки устойчивости регионов, которая решает все эти проблемы и позволяет людям целесообразно выбирать комфортное место для проживания. Аналогов разработки в стране пока нет.

Позавчера, 15:29
Юлия Трепалина

В новом исследовании группа американских биологов и биоинженеров продемонстрировала, что фламинго не просто пассивно отфильтровывают планктон, как принято считать, а добывают пропитание в активной охоте, задействуя гидродинамические процессы.

11 мая
Редакция Naked Science

Мохаммад Х. Аттаран (Mohammad H. Attaran) — концепт-дизайнер и цифровой художник, работающий в Великобритании. В своих проектах он сочетает эстетику научной фантастики с элементами, вдохновлёнными природой, особенно анатомией насекомых. Его машины, мехи и транспортные средства выглядят одновременно инопланетно и инженерно достоверно. Ну или почти.

9 мая
Татьяна

Исследуя генетическое происхождение мужского населения Нидерландов, ученые заметили географические особенности распределения гаплогрупп. Теперь, чтобы их объяснить, проанализировали Y-хромосомы сотен человек, начиная с раннего Средневековья, в сравнении с геномами современного населения страны. Авторы рассчитывали обнаружить непрерывность популяций, однако столкнулись с неожиданными сложностями.

Позавчера, 09:09
Полина Меньшова

Когда пальцы долго находятся в воде, кожа на них начинает морщиться. Из-за чего и по какому принципу это происходит, долгое время известно не было. Однако специалисты по биомедицине из США нашли ответы на оба вопроса.

6 мая
Редакция Naked Science

Да, с волосами и люком все так. У космонавта Суниты Уильямс волосы на МКС плавали свободно, а у Кэти Пэрри и прочих в полете 14 апреля 2025 года — нет. Но это не значит, что суборбитального космического полета первого чисто женского экипажа не было или что он был инсценировкой. Причем, в общем-то, чтобы понять это, даже не нужно обладать специальными знаниями.

16 апреля
Андрей

Многие знают, как популярны сувениры из окаменелостей — зубы древних акул или полированные панцири аммонитов. Но чем реже встречаются такие артефакты, тем они ценнее, то есть на них можно много заработать. И это проблема для палеонтологов. Американский специалист по тираннозаврам оценил ущерб, который нанесла коммерческая добыча костей T. rex и подсчитал среднюю цену таких образцов. Оказалось, больше половины найденных тирексов находится в частных руках, а значит, для науки они недоступны или ненадежны.

6 мая
Березин Александр

Мощнейшее отключение электроэнергии за последние 20 лет истории Европы случилось уже неделю назад, а испанские власти пока так и не объявили о его причинах. Это логично: как мы покажем ниже, ответ на вопрос, кто виноват, получится очень неполиткорректным. И, более того, противоречащим линии правящей в Испании партии. Но мы живем за тысячи километров от нее, поэтому можем себе позволить аполитичный анализ случившегося. Так что же произошло на самом деле и каковы наши шансы увидеть подобное у себя дома?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно