» » Разнообразная окраска способствует видообразованию

Разнообразная окраска способствует видообразованию


Разнообразная окраска способствует видообразованию

Полиморфизм по окраске: белая и серая морфы светлого ястреба (Accipiter novaehollandiae). Фото с сайтов farm2.staticflickr.com и farm8.staticflickr.com


Согласно теории, внутривидовой полиморфизм (наличие в пределах вида четко различающихся вариантов какого-нибудь признака, например окраски) должен способствовать видообразованию, то есть разделению исходного вида на два или более дочерних видов. Анализ эволюционных деревьев, построенных на основе молекулярно-генетических данных, показал, что виды птиц, полиморфные по окраске, действительно дают начало новым видам чаще, чем мономорфные. При этом в большинстве случаев виды, произошедшие от полиморфного вида-предка, сами являются мономорфными. Это значит, что у дочернего вида, как правило, фиксируется лишь один из вариантов окраски, имевшихся у вида-предка.

Идея о том, что полиморфизм должен повышать вероятность видообразования, достаточно проста и очевидна. Разделение предкового вида на два дочерних, по-видимому, во многих случаях начинается с появления внутри вида более или менее дискретных вариаций (морф). Полиморфизм по одним признакам (например, по окраске) часто коррелирует с другими различиями: морфологическими, физиологическими или поведенческими, а также с экологическими предпочтениями. Поэтому полиморфные виды, как правило, способны жить в более разнообразных условиях, чем мономорфные. Предполагается, что в силу своей повышенной экологической толерантности они более склонны к заселению новых территорий, а в ходе таких экспансий (например, при заселении удаленных островов) складываются идеальные условия для видообразования (см.: Forsman et al., 2008. A model of ecological and evolutionary consequences of color polymorphism). В пределах ареала полиморфного вида нередко наблюдаются клинальная изменчивость: на одном краю ареала может преобладать одна морфа, на другом — другая. Это тоже может повышать вероятность того, что представители одной из морф обособятся в отдельный вид. Иногда между морфами существует частичная генетическая несовместимость (как у амадин Гульда, см.: Пол птенцов зависит от мнения самки о своем муже, «Элементы», 23.03.2009). Одним словом, во многих случаях развитие внутривидового полиморфизма можно рассматривать как шаг на пути к видообразованию, а морфы — как зарождающиеся виды.

Несмотря на свою кажущуюся очевидность, идея о том, что полиморфные виды чаще дают начало новым видам, чем мономорфные, до сих пор опиралась в основном на косвенные данные. Австралийским биологам удалось получить прямые эмпирические подтверждения этой идеи на основе данных по птицам — самой разнообразной группе наземных позвоночных.

Авторы проанализировали эволюционные деревья, построенные по молекулярно-генетическим данным для пяти групп птиц, в которых полиморфные по окраске виды встречаются чаще всего: 1) Accipitridae (ястребиные), 2) Striginae + Surniinae (два подсемейства сов), 3) Caprimulgidae (настоящие козодои), 4) Falconidae (соколиные), 5) Phasianidae (фазановые). Эти пять групп включают менее 7% всех видов птиц, но при этом к ним относится 47% видов, полиморфных по окраске. Высокая доля полиморфных видов в этих группах позволила количественно оценить влияние полиморфизма на темп видообразования при помощи методики BiSSE (binary state speciation and extinction model), о которой рассказано в заметке Отбор на уровне видов не позволяет растениям утратить самонесовместимость («Элементы», 28.10.2010).

Выяснилось, что в трех группах из пяти темп видообразования достоверно выше у полиморфных, чем у мономорфных видов: у ястребиных — втрое, у сов — вдвое, у козодоев — вчетверо (см. рисунок). У соколиных тенденция такая же, но она «не дотягивает» до уровня статистической значимости. Единственное исключение — фазановые: у них, наоборот, мономорфные виды склонны к более быстрому видообразованию, хотя различие статистически недостоверно.

У 7 из 15 полиморфных видов фазановых полиморфизм наблюдается только у одного из двух полов: например, самцы диморфны, а самки мономорфны. В остальных четырех группах полиморфизм ограничен одним полом лишь у незначительной части полиморфных видов (13 из 142). Может быть, различное влияние полиморфизма на темп видообразования у фазанов и хищных птиц объясняется тем, что у первых полиморфизм чаще бывает связан с выбором брачного партнера и половым отбором, а у вторых — с экологическими адаптациями и «обычным» естественным отбором.


Разнообразная окраска способствует видообразованию

Разнообразная окраска способствует видообразованию

Соотношение скоростей видообразования (λ1/λ0) у полиморфных и мономорфных видов птиц в пяти исследованных группах. В четырех из них полиморфные виды порождают новые виды чаще, чем мономорфные (λ1/λ0>1). Верхняя пара чисел в каждом столбике отражает количество полиморфных видов и общее число видов в группе, нижняя — долю полиморфных и мономорфных видов, попавших в исследованную выборку (для остальных не хватило молекулярных данных). Куполообразные графики отражают вероятностные оценки темпов видообразования для мономорфных (синие) и полиморфных (красные) видов. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature


Теоретические модели предсказывают, что в ходе видообразования полиморфные виды-предки чаще должны давать начало мономорфным видам-потомкам, чем наоборот. Иными словами, эволюционный переход от полиморфизма к мономорфизму должен быть более обычным делом, чем обратное превращение. Авторы проверили это предположение при помощи BiSSE, и оно блестяще подтвердилось для всех пяти групп, в том числе и для фазанов. Частота переходов от полиморфизма к мономорфизму оказалась сопоставимой со скоростью видообразования у полиморфных видов. Иными словами, дочерние виды, «отпочковывающиеся» от полиморфных видов-предков, в большинстве случаев оказываются мономорфными. Когда же новый вид отделяется от мономорфного предка, он только в редких случаях приобретает полиморфизм, а чаще остается мономорфным. Этим объясняются странные особенности распределения полиморфных видов по эволюционному дереву птиц: с одной стороны, они рассеяны по всем его ветвям, с другой — в целом они довольно редки и не образуют больших кластеров.

Дополнительное подтверждение связи полиморфизма с темпом видообразования авторы получили в ходе анализа эволюционного дерева отряда воробьинообразных. Это самый большой отряд птиц, включающий, по подсчетам авторов, 4128 (66,5%) современных видов. Но полиморфных среди них только 75 (менее 2% от общего числа) — слишком мало для анализа при помощи BiSSE. Поэтому авторы пошли другим путем. Они исходили из того, что если полиморфизм ускоряет видообразование, а переход от полиморфного состояния к мономорфному более вероятен, чем обратный, то концевые веточки эволюционного дерева, соответствующие полиморфным видам, должны быть в среднем короче, чем веточки мономорфных видов. Или, иными словами, полиморфные виды должны быть в среднем моложе мономорфных. Эта картина может быть замаскирована дифференциальным вымиранием (ветвь становится длиннее, если отпочковавшиеся от нее сестринские виды вымерли), но это тоже можно учесть — например, исключив из рассмотрения виды монотипических родов (то есть родов, включающих только один вид, что может свидетельствовать о повышенных темпах вымирания). Построив эволюционное дерево воробьинообразных по молекулярным данным и внеся необходимые поправки, авторы убедились, что полиморфные виды действительно в среднем моложе мономорфных, причем различие статистически достоверно.

Таким образом, исследование подтвердило теоретические ожидания, согласно которым полиморфизм должен способствовать формированию новых видов. Разделение вида на дискретные морфы, по-видимому, во многих случаях действительно можно рассматривать как первый шаг к видообразованию.

Источник: Andrew F. Hugall, Devi Stuart-Fox. Accelerated speciation in colour-polymorphic birds // Nature. 2012. V. 485. P. 631–634.

См. также о видообразовании у птиц:
1) Процесс видообразования у пеночек Евразии растянулся на миллионы лет, «Элементы», 30.06.2010.
2) Женская привередливость способствует видообразованию, «Элементы», 25.12.2009.
3) Холодолюбивые виды зверей и птиц моложе тропических, «Элементы», 26.03.2007.
4) Видообразование на разных островах идет параллельными путями, «Элементы», 15.03.2007.

Александр Марков


08 декабрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Половой отбор может привести к видообразованию, если сыновья помнят, как выглядела их мать

У ядовитых лягушек маленьких древолазов удивительное разнообразие окраски, хотя считается, что всем особям ядовитого вида выгодно быть окрашенными одинаково. Объяснение этому удалось найти в ходе

У черно-белых ястребов больше птенцов выращивают родители с разной окраской

В популяциях африканского черно-белого ястреба присутствуют птицы темной и светлой морф. Они различаются не только цветом, но и поведением и/или физиологией. Наличие двух дискретных морфотипов дает

Муравьи помогают тлям сохранять разнообразие окраски

У тлей Macrosiphoniella yomogicola наблюдается ярко выраженный полиморфизм по окраске, который, как установили японские энтомологи, поддерживается муравьями. По невыясненным пока причинам самыми

Узкая пищевая специализация бывает эволюционно невыгодной

Одни виды животных потребляют широкий спектр кормов (полифаги), а другие — узкий (монофаги). Полифаги менее чувствительны к изменениям условий среды, монофаги же оказываются в выигрыше в конкурентной

Половой отбор может довести до вымирания

Анализ распространения 93 видов остракод в верхнемеловых отложениях юго-востока США показал, что у видов с максимальным диморфизмом вероятность вымирания на порядок выше, чем у видов с минимальными
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
The largest woodpeckers areПочему Чернобыль является угрозой для мира, даже 34 года спустяНе только Cybertruck! Подборка крутых электрических пикаповWe are a product of the self-reproducing Universe - everything in “reality” is self-simulation, which generates itself from pure thoughtЗнакомьтесь: сенокосец-кролик или существо с головой собаки и телом паукаВ водах Австралии найдено самое длинное животное в миреДействительно ли электромобиль — автомобиль будущего?What is the most complex robot on earth?