В еволюції риб все виявилося не просто - Новини науки
Якщо поглянути в сучасні океани, річки та озера, то можна побачити дивовижну різноманітність риб – довготілі вугри, восьмиметрові оселедці, крихкі морські ковзани. Переважна більшість сучасних риб – близько 96% – відносяться до костистих риб – інфракласу променеперих риб, що з'явилося близько 260 млн років тому.
Еволюційні біологи та палеонтологи ще з часів Дарвіна висувають різноманітні гіпотези, щоб пояснити, чому костисті риби «перееволюціонували» всіх своїх конкурентів. Адже в минулому в океані домінував зовсім інший риб'ячий інфраклас - кісткові ганоїди (Holostei). Однак сьогодні він вважається «живою копалиною» і представлений лише вісьмома видами.
Припущення про те, що костисті риби так поширені сьогодні тому, що завжди були більш еволюційно прогресивні, ніж їх родичі, не зовсім вірно. Дослідження понад тисячі скам'янілостей близько 500 видів, проведене Джоном Кларком (John Clarke) з Пенсільванського університету, говорить про те, що історія успіху кісткових риб не була такою простою, як прийнято вважати. Протягом перших 160 млн років своєї еволюції (з пермського на початок крейдяного періоду) інфразагін кісткових ганоїдів не поступався в еволюційних інноваціях костистим рибам, інколи ж і перевершував їх.
«Багато хто з цих так званих «живих копалин» не здаються сьогодні примітними, проте їхня історія дуже цікава, – розповідає Кларк. - Якби ми могли потрапити в тріас і вас попросили б зробити ставку на те, який з цих інфракласів вирветься вперед в еволюційній гонці, ви виразно вибрали б кісткових ганоїдів. Але вони не зіграли».
Легкозрозуміти, чому вчені вважають особливими костистих риб. Цей інфраклас включає 29 000 видів - приблизно половину всіх видів сучасних хребетних тварин. Кісткові ганоїди сьогодні представлені лише вісьмома видами, що мешкають у прісних водах Північної Америки.
Успіх костистих риб намагалися пояснити різними причинами – гнучкою будовою щелеп, різноманітністю репродуктивних стратегій та симетрією хвостових плавців. Після появи генетичних і молекулярних даних вчені також стали пов'язувати їх успіх з подвоєнням геному, що сталося в минулому. Ця подія дала додатковий матеріал для мутацій, і цим прискорило еволюційні зміни.
Але Кларк та його колеги поставили під сумнів устале уявлення про те, що костисті риби завжди були більш еволюційно просунуті та успішні. «У минулому були періоди, коли кісткові ганоїди були лідерами, – каже Кларк. – Виявлено багато їхніх скам'янілостей, і можна стверджувати, що в минулому вони були численнішими та різноманітнішими».
Результати проведеного американськими палеонтологами дослідження свідчать, що кісткові ганоїди переважали у водних біоценозах з тріасу по середню юру, а починаючи з пізньої юри ініціативу перехопили вже костисті риби. Тому вчені вирішили розглянути перші 160 млн. років еволюції цих інфракласів риб - з пермі до ранньої крейди.
У той час як вчені широко досліджують закономірності збільшення різноманітності риб на основі скам'янілостей, ніхто раніше не застосовував чисельних методів, щоб визначити, в якій із цих груп риб еволюція проходила швидше або призводила до появи більш корисних змін у розмірах та формі тіла. Групі Кларка вдалося порівняти, по-перше, швидкість еволюції розмірів тіла у кісткових ганоїдів та кісткових риб, і по-друге –ступінь змін у будові тіла цих двох груп.
В результаті аналізів не було підтверджено фактами припущення про те, що костисті риби могли змінювати розмір та будову свого тіла швидше, ніж кісткові ганоїди. Навпаки, якщо простежити еволюцію цих двох груп методом молекулярних годинників, можна помітити, що кісткові ганоїди еволюціонували набагато швидше.
«Ні для одного відрізка часу немає переконливих доказів того, що костисті риби мали еволюційну перевагу у зміні розмірів та форм тіла, – говорить Кларк. - І навіть навпаки, існують деякі свідчення на користь того, що швидше змінювали розміри і форму тіла якраз кісткові ганоїди».
Використовуючи дані, американські палеонтологи також не виявили чіткого зв'язку між подвоєнням геному і збільшенням розмірів тіла. Однак вчені отримали підтвердження того, що форма тіла у пізніших видів костистих риб (з подвоєним геномом) змінювалася швидше, ніж у їх древніх родичів. Це може говорити про те, що древні костисті риби просто повільно еволюціонували - навіть у порівнянні з кістковими ганоїдами, а не тільки з пізнішими родичами з подвоєним геномом.
Тому вчені зробили висновок, що прямого зв'язку між подвоєнням геному і змінами розмірів і форми тіла немає, і високу різноманітність кісткових риб не можна пояснити лише подвоєнням геному. Кларк планує продовжити вивчення історії новоперих риб, особливо живих копалин, якими часто нехтують на користь різноманітних сучасних костистих риб.
«Більшість біологів намагається пояснити, чому якісь групи досягли величезних успіхів. При цьому мало уваги приділяється іншій стороні цього питання – як змогли вціліти живі копалини – ці нечисленні видитварин, що залишаються незмінними багато мільйонів років», - додав дослідник.