Сколько всего на Земле видов живых организмов, никому неизвестно. Хотя бы уже потому, что биологи и сами затрудняются определить, что такое вид. А любимейшее занятие систематиков — ревизии всяких и всяческих таксонов, в ходе которых виды объединяются, разделяются, кочуют из рода в род. Ясно только одно — видов очень много, некоторые считают, что миллионы, некоторые — что десятки миллионов.
И это только ныне живущих видов. Считается, что вымерших ещё как минимум в разы, если не на порядок, больше. И всё это биоразнообразие произошло от одного предка, LUCA — last universal common ancestor, «последний универсальный общий предок». Разумеется, способы и пути видообразования биологов очень интересуют и они их активно изучают.
Утверждают, что создать новый вид человеку ещё ни разу не удалось, но это довольно спорный вопрос. С одной стороны систематики просто договорились о том, что они не будут называть видами искусственно выведенные линии организмов. Именно поэтому домашние собаки были «разжалованы» из вида Canis familiaris в подвид волка — Canis lupus familiaris .
С другой — при всей расплывчатости определения вида существуют критерии, к которым относится, в том числе, репродуктивная изоляция, то есть невозможность скрещивания в природе, без вмешательства человека. Вот вы себе представляете скрещивание левретки и немецкого дога? Я нет.
Аллопатрическое видообразование: прощай, мы расстаёмся навсегда
Самый известный способ видообразования, до недавнего времени считавшийся если не единственным, то основным — аллопатрическое, от греческих слов allos — другой и patris — родина, оно же географическое. Связано оно с тем, что популяция оказывается разделена каким-то труднопреодолимым географическим барьером. Или часть популяции попадает на остров, с которого не может выбраться.
Собственно, именно с обнаружения аллопатрического видообразования и начинался классический дарвинизм. Путешествуя на корабле «Бигль», Дарвин заметил на Галапагосских островах большое разнообразие очень похожих видов вьюрков, что и натолкнуло его на мысль, что все они происходят от одного вида и вдохновило на написание, собственно, «Происхождения видов». Во всяком случае, так гласит легенда.
Для географического разделения, впрочем, нет необходимости в буквальном смысле в отдельном острове для каждого вида. «Островом» или географическим барьером может стать всё, что угодно.
Конечно, для странствующего альбатроса — пол экватора не крюк. А вот для не умеющих летать насекомых почти непреодолимым барьером может стать даже широкая река. Для рыб, предпочитающих держаться на мелководье, остров — коралловый риф в океане. Островом может оказаться даже целый материк. При «отплытии» Южной Америки от Африки приматов там, по всей видимости, не было, попали они туда уже позднее, когда пересекли будущую Атлантику на «плотах» из вывернутых ураганом вместе с обитателями деревьев.
После попадания же части популяции на «остров» видообразование уже происходит как бы само собой. С одной стороны изменчивость никуда не девается, мутации продолжают происходить своим чередом, но теперь, при отсутствии генетического обмена, две части некогда единой популяции накапливают их независимо.
С другой же стороны условия, а вместе с ними и давление отбора, по разные стороны барьера отличаются. Даже из одних и тех же мутаций в двух частях популяции оказаться полезными и закрепиться могут разные. С течением времени всё это приводит к тому, что встретившись снова, особи из бывших популяций либо вовсе скрещиваться между собой уже не могут, либо их потомство менее приспособлено или вовсе бесплодно. Бывшие популяции превратились в виды.
И даже собственно физический барьер как таковой для географического видообразования вовсе не обязателен. Так, белые медведи произошли от бурых просто по мере их миграции на север — слишком разные условия в лесу и в тундре на Арктическом побережье.
Симпатрическое видообразование: мы будем вместе, вместе навсегда
Однако как бы ни было велико количество и разнообразие возможных «островов» для географического видообразования, для объяснения существующего разнообразия видов их всё же недостаточно.
Поэтому была выдвинута гипотеза о симпатрическом, от греческих слов sýn — вместе и patris — родина, или экологическом, видообразовании. Суть её состоит в том, что видообразование может происходить без географических барьеров и пространственного разделения популяции, просто за счёт расхождения по экологическим нишам.
Однако из возможных механизмов такого видообразования вполне очевиден был только один — полиплоидизация, то есть кратное увеличение числа хромосом при гибридизации или без неё с мгновенным возникновением репродуктивной изоляции. Для растений это вполне возможно и даже зафиксировано, однако животные, в отличие от растений, в полиплоидном состоянии просто нежизнеспособны и требовались какие-то другие механизмы.
Поэтому гипотеза экологического видообразования на протяжении XX века считалась довольно сомнительной, требовалось не только теоретическое описание возможных механизмов, но и несомненные примеры такого видообразования. Активным противником этой гипотезы был, например, один из создателей синтетической теории эволюции, Эрнст Майр.
Возможные примеры были найдены во множестве, начиная от озёрных сигов в Швейцарии и корюшек в Северной Америке и заканчивая яблонными мухами-пестрокрылками в той же Северной Америке. Но все эти случаи по тем или иным причинам оказывались сомнительными и не получили всеобщего признания. Однако в 2006 году были найдены два несомненных случая сразу, причём у растений — пальм рода Howea на острове Лорд-Хау и цихлид в никарагуанском озере Апойо.
Озеро Апойо представляет собой залитый водой вулканический кратер. Образовалось оно менее 23 тысяч лет назад, и в нём обитают два вида рыб семейства цихлид — широко распространённый по всей Южной Америке Amphilophus citrinellus и встречающийся только в этом озере A. Zaliosus.
Эти два вида не скрещиваются между собой, ведут разный образ жизни и значительно различаются внешне, то есть соответствуют всем критериям видов. При этом анализ их митохондриальных ДНК показал, что все они отличаются от A. Citrinellus , встречающихся в других озёрах и при этом оба вида являются потомками одной самки, то есть озеро заселялось только один раз.
Остров Лорд-Хау близ восточного побережья Австралии имеет площадь всего 12 квадратных километров, он просто слишком мал для того, чтобы на нём возникли условия для географического видообразования. Сам остров образовался 6,4–6,9 млн. лет назад.
Однако на нём растут два эндемичных вида пальм — Howea belmoreana и H. forsteriana . Они весьма различаются морфологически, предпочитают разные виды встречающихся вперемежку почв и цветут в разное время, поэтому их гибридизация почти невозможна, и они могут считаться разными видами.
Генетический анализ показал, что их ближайшим родственником является австралийская пальма Laccospadix . По данным генетического анализа оба вида отделились от неё 4,57–5,53 млн. лет назад, а разделились между собой — от 2,5 до 1 млн. лет назад.
По результатам того же генетического анализа, генетические различия между пальмами распределены не равномерно, как ожидалось бы при аллопатрическом видообразовании. То есть в начале, вскоре после образования острова, на него попала австралийская пальма, из которой под влиянием местных условий возник вид H. Belmoreana , а после появления нового вида почв из него выделился H. forsteriana . Смещение же сроков цветения было физиологической реакцией на новую почву.
Разумеется, это только краткий обзор важнейших из возможных путей видообразования, который не включает в себя, например, перипатрическое и филетическое видообразование, но это уже совсем другая история.
Спасибо всем, кто прочёл! Не забудьте поставить палец вверх и подписаться на канал.
Понравилось? Тогда можно почитать ещё:
