» » Прямой предок современного карликового кита жил в миоцене

Рис. 1. Последовательность эволюции ранних китообразных, наложенная на геохронологическую шкалу. Масштаб на шкале" />

Прямой предок современного карликового кита жил в миоцене


Прямой предок современного карликового кита жил в миоцене
Рис. 1.[/b] Последовательность эволюции ранних китообразных" border=0 width="600">

Рис. 1. Последовательность эволюции ранних китообразных, наложенная на геохронологическую шкалу. Масштаб на шкале не соблюден. Числа обозначают даты, YA — «лет назад», MYA — «миллионов лет назад». Рисунок с сайта pbs.org


Новозеландские филогенетики показали, что ископаемый карликовый кит, живший 7–8 миллионов лет назад, вполне может быть предком современного карликового кита, обитающего в океане близ Антарктиды. Эта работа имеет серьезное методологическое значение: дело в том, что гипотеза о прямых предковых отношениях двух родов, разделенных несколькими миллионами лет, достаточно необычна для современной палеонтологии. Обычно принято рассматривать даже очень близкие организмы как сестринские группы, избегая утверждений о непосредственном происхождении одного от другого. Однако не исключено, что в некоторых случаях такая осторожность может оказаться лишней. Палеонтологическая летопись местами достаточно полна, чтобы содержать в себе отрезки реального хода эволюции (пусть и короткие).

История китообразных (Cetacea) дает огромные возможности для изучения крупных эволюционных изменений. Кит — это не рыба, а млекопитающее. Млекопитающие появились на суше. Значит, киты произошли от каких-то других млекопитающих, наземных. Но от каких? И как выглядели переходные формы? Эти вопросы интриговали еще Чарльза Дарвина — в книге «Происхождение видов путем естественного отбора» им уделено немало внимания. Но решить их удалось только в самом конце XX века, благодаря объединенным усилиям палеонтологов и генетиков. По современным представлениям, предки китов принадлежали к отряду парнокопытных (Artiodactyla), к которому относятся свиньи, бегемоты, олени, антилопы, жирафы, козы и их всевозможные родичи, включая домашнюю корову.

Если верить молекулярным данным, самые близкие современные родственники китообразных — бегемоты. Впрочем, эволюционные ветви бегемотов и китов разошлись давно. Копытный предок китообразных, скорее всего, был похож обликом и образом жизни не на бегемота, а на африканского водяного оленька (Hyemoschus aquaticus) — маленькое изящное животное, прекрасно описанное Джеральдом Дарреллом в книге «Зоопарк в моем багаже».

Примечательно, что «превращение» наземных животных в китов началось и закончилось в эоценовом периоде (56–34 млн лет назад). В масштабе истории Земли это быстро. В начале эоцена мы видим мелких копытных довольно заурядного облика, всего лишь проводящих в воде часть своего времени. В конце эоцена — это уже весьма крупные рыбообразные существа, живущие в океане и неспособные выходить на сушу; не раз отмечалось, что такие позднеэоценовые киты, как базилозавр, должны были и размером, и общим видом напоминать легендарных морских змеев. Причем переходные состояния теперь отлично палеонтологически документированы (рис. 1). Вот так и можно «наблюдать» макроэволюцию.

Не надо забывать, что эволюция всегда идет не только во времени, но и в пространстве. Насколько сейчас известно, все наземные и пресноводные предшественники китов жили на одном-единственном континенте — Индийском. Такую вот особенность приобрела фауна млекопитающих Индии, которая была тогда примерно так же изолирована от всей другой суши, как Австралия. Всесветное распространение китообразных возникло только в результате их выхода в океан.

В самом конце эоцена китообразные разделились на две ветви: зубатые киты (Odontoceti) и усатые киты (Mysticeti). Герой великого романа Германа Мелвилла «Моби Дик» высказывается об усатых китах пренебрежительно, называя относящегося к ним гренландского кита «презренным чудовищем». Но с точки зрения эволюционной морфологии усатые киты даже интереснее. Все современные усатые киты во взрослом состоянии полностью лишены зубов. Их китовый ус — это система пластин, состоящих из рогового вещества (примерно как наши ногти) и служащих для фильтрации воды. Такой необычный для млекопитающих способ питания не мог не привести к большим анатомическим переменам, особенно в черепе. Кроме того, примечателен сам факт, что самые крупные современные животные (а скорее всего, и самые крупные животные вообще: синий кит больше любого известного динозавра) питаются планктонными рачками эвфаузиидами, которых толком не разглядишь без бинокуляра. Французский эволюционист Эмиль Гийено (Emile Guyenot) недаром назвал усатых китов «живым парадоксом природы».

Неудивительно, что китообразные служат хорошим материалом для решения разных эволюционных проблем, в том числе имеющих очень общий характер.

Одна такая проблема касается отношений между предками и потомками. Очевидно, что палеонтологическая летопись крайне неполна. Из этого следует, что ископаемые формы, даже близкие и расположенные в земных слоях «как надо», совсем не обязательно являются прямыми предками и потомками друг друга. Великий популяризатор биологии Ричард Докинз в книге «Самое грандиозное шоу на Земле» разъясняет это именно на примере с происхождением китов. Он приводит там схему родственных отношений китообразных (отдаленно напоминающую рис. 1) и комментирует ее так:

«Обратите внимание на осторожность, с которой нарисована схема. Любого автора подмывает (авторы старых книг часто уступали этому соблазну) изобразить последовательность ископаемых животных, соединенных стрелками, от древних к молодым. Но никто не может утверждать наверняка, что Ambulocetus произошел от Pakicetus, а Basilosaurus — от Rhodocetus. Вместо этого осторожно предполагается, что киты произошли от животного, родственного Ambulocetus, похожего на него, возможно — именно от него».

Выдающийся палеонтолог Алексей Петрович Быстров (прототип Шатрова из повести И. А. Ефремова «Звездные корабли») писал на эту же тему: «Следует признать, что нам известно значительно меньшее количество вымерших форм, чем существовало в действительности; огромное большинство из них исчезло бесследно, и искать их в земле — это все равно, что искать скелет Савонаролы на кладбищах Флоренции».

В современной филогенетике (науке о родственных отношениях организмов) практически безраздельно господствует кладистика — учение, строящее систему живой природы исключительно на основании родственной близости и по очень строгим правилам. Парадокс состоит в том, что в кладистике, которая вообще не признает других систематических критериев, кроме родства, корректно высказать гипотезу вида «от организма А произошел организм Б» как раз и нельзя. Принципы построения эволюционных деревьев там таковы, что это невозможно просто технически. В лучшем случае можно говорить о сестринских группах, происходящих от безусловно подразумеваемого, возможно близкого, но неизвестного нам общего предка.

Пример подобной осторожности в популяризации науки — распространенная оговорка о происхождении человека: мол, он произошел не от обезьяны, а от «общего предка» с обезьяной. Хотя кем, кроме еще одной обезьяны, этот предок мог быть?

В современных научных публикациях (особенно специально посвященных филогенетике) говорить о прямых предках и потомках если не запрещается, то, во всяком случае, считается дурным тоном, признаком или непрофессионализма, или большой экстравагантности.

Но всегда ли такое отношение справедливо? Ведь не может же быть, чтобы ничьих реальных предков не удавалось обнаружить вообще никогда. Между тем кладистика неявно навязывает именно такой тезис. Ее формальный аппарат не позволяет назвать предка предком, даже если таковой и найден.

Если это вообще можно как-то проверить, то млекопитающие, живущие в кайнозойскую эру (то есть после вымирания динозавров), несомненно, являются хорошими кандидатами для такой проверки. Во-первых, большинство ископаемых кайнозойских млекопитающих относится к современным отрядам, а многие — даже к современным семействам. Это неимоверно облегчает их реконструкцию по сравнению, например, с какими-нибудь панцирными бесчелюстными, у которых нет близких современных родственников. Во-вторых, остатков кайнозойских млекопитающих просто много, потому что они жили относительно недавно (в масштабе геологических эпох, конечно же). В-третьих, анатомия млекопитающих достаточно богата — в одном черепе сколько признаков! — и досконально изучена. Для тестирования гипотез о родственных связях это идеальный материал.

Ну, а эволюция китов целиком относится к кайнозою. И в ископаемом состоянии они сохраняются хорошо.

Биологи из Отагского университета, расположенного в городе Данидине на Южном острове Новой Зеландии (University of Otago, Dunedin, Otago, New Zealand), решили детально исследовать проблему родственных отношений на примере семейства карликовых китов (Neobalaenidae), относящегося к подотряду усатых китов (Mysticeti).

В это семейство входит один-единственный современный вид — карликовый кит Caperea marginata (рис. 2). Он живет в Южном океане, то есть на всех долготах вокруг Антарктиды. Это самый мелкий по размеру из усатых китов. Впрочем, тут всё относительно: усатые киты — в принципе звери крупные, и даже карликовый кит может достигать в длину шести метров. Он малочислен, относительно малоизвестен, промысел его никогда не велся. И его ископаемые родственники тоже были неизвестны — до последнего времени.


Прямой предок современного карликового кита жил в миоцене

Рис. 2. Герой обсуждаемого исследования — карликовый кит Caperea marginata. Иллюстрация с сайта animaldiversity.org


В 2012 году итальянский палеонтолог Микеланджело Бисконти (Michelangelo Bisconti) описал ископаемого карликового кита, получившего название Miocaperea pulchra (M. Bisconti, 2012. Comparative osteology and phylogenetic relationshipsof Miocaperea pulchra, the first fossil pygmy right whale genus and species (Cetacea, Mysticeti, Neobalaenidae)). Этот кит жил в миоценовом периоде, 7–8 миллионов лет назад. Остатки его нашли в Перу. Морская фауна, к которой он относится, — тихоокеанская. Кроме китов в ней присутствуют и другие млекопитающие: дельфины, ластоногие и даже такие необычные создания, как морские ленивцы. Миоценовый карликовый кит был очень похож на современного, судя по хорошо сохранившемуся черепу (рис. 3). Различаются они некоторыми деталями слухового отдела, особенностями расположения челюстной и шейной мускулатуры, а также — это, пожалуй, самое интересное — количеством пластин китового уса. У миоценового карликового кита их на треть меньше, чем у современного. Значение этого признака не совсем ясно; вероятно, дело тут в каких-то отличиях в способе питания. Примерно столько же пластин, сколько миоценовый карликовый кит, имеет современный серый кит, который питается не планктоном (как подавляющее большинство усатых китов), а бентосом, то есть донными организмами.


Прямой предок современного карликового кита жил в миоцене

Рис. 3. Черепа современного карликового кита (слева) и миоценового карликового кита (справа), расположенные рядом. Иллюстрация из статьи: M. Bisconti, 2012. Comparative osteology and phylogenetic relationshipsof Miocaperea pulchra, the first fossil pygmy right whale genus and species (Cetacea, Mysticeti, Neobalaenidae)


Как это сейчас и принято, Бисконти помещает обоих карликовых китов на родословную схему в качестве сестринских групп. Это означает, что они являются более близкими родственниками друг другу, чем любые другие два кита, — не больше и не меньше. Кто от кого произошел, как бы неизвестно.

Новозеландские биологи решили построить эволюционное древо карликовых китов заново — очень тщательно, используя как можно больше признаков. Особенность была в том, что молодая особь современного карликового кита рассматривалась отдельно, как самостоятельная операционная единица, в рамках анализа равноправная не только с ископаемым китом, но и со взрослой особью своего вида. Иначе говоря, задачей было определить «родство» трех форм: (1) взрослый современный карликовый кит, (2) молодой современный карликовый кит и (3) миоценовый карликовый кит — так, как если бы отдельными видами были все три. Подход к материалу был очень серьезным: авторы изучили 35 скелетов молодых особей современного карликового кита (правда, разной степени полноты). А эволюционные деревья строились по самым строгим правилам, с использованием современных программ, да еще и немного разными способами.

Результаты получились примечательные. На большинстве деревьев миоценовый кит попадает между молодым и взрослым современными китами (рис. 4). Если перевести это на язык здравого смысла — такой результат означает, что вид Miocaperea pulchra оказался на кладистическом древе внутри вида Caperea marginata. Это показатель самого близкого родства, какое только можно представить.


Прямой предок современного карликового кита жил в миоцене

Рис. 4. Кладистические деревья, показывающие «родство» трех китов (два из которых являются разными возрастными стадиями одного вида). Разные деревья получились за счет варьирования подбора признаков, их взвешивания и методики обработки. Наибольшую поддержку получило древо В. Составлено по данным из обсуждаемой статьи в Biology letters


Только вот жил миоценовый карликовый кит, как мы знаем, на 7–8 миллионов лет раньше современного. Очевидно, скорость эволюции в семействе Neobalaenidae была очень низкой, потому он и изменился мало.

Новозеландские авторы начинают свою статью с того, что формально выделяют два типа отношений между группами организмов: «предковые отношения» (ancestor–descendant relationships, ADRs) и «сестринские отношения» (sister-group relationships, SGRs). Вывод: анализ данных по видам Miocaperea pulchra и Caperea marginata порождает модель, совместимую с гипотезой о предковых отношениях (producing a pattern that is consistent with ADRs). Иными словами, Miocaperea pulchra вполне может быть прямым предком Caperea marginata.

Воистину, очень сложный способ сказать, что одно животное произошло от другого! А ведь говорится-то именно это.

Думается, что эта история с карликовыми китами поучительна в двух отношениях. Первое: распространенное утверждение, что в палеонтологической летописи мы никогда не видим непосредственных предков и потомков, есть преувеличение. Иногда все-таки видим. Палеонтологическая летопись действительно очень неполна, но некоторые фрагменты реального хода эволюции (правда, обычно короткие) отображаться в ней могут. Без всяких оговорок про «общих предков».

Второе: на этом примере мы видим, насколько высоки в современной биологии требования к утверждениям о родстве. О родстве вообще, и о предковых отношениях — в особенности. Чтобы хотя бы предположить (в научной статье), что одно животное является прямым потомком другого, нужны многоступенчатые проверки и строжайшая логическая корректность.

Ну а приведут ли подобные работы к очередной реформе методов филогенетики — увидим.

Источник: Cheng-Hsiu Tsai, R. Ewan Fordyce. Ancestor–descendant relationships in evolution: origin of the extant pygmy right whale, Caperea marginata // Biology letters. 2015. V. 11. № 1. P. 20140875. DOI: 10.1098/rsbl.2014.0875.

Сергей Ястребов


28 сентябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Платизои ставят под сомнение происхождение двусторонне-симметричных животных от целомического предка

Новое генетическое исследование позволило уточнить характер родства между группами Lophotrochozoa (к которой относятся, например, кольчатые черви и моллюски) и Platyzoa (к которой относятся,

Общий предок вторичноротых мог быть похож на хордовое

Проблема происхождения уникальной трубчатой центральной нервной системы хордовых животных до сих пор не решена. Американский биолог Линда Холланд сделала обзор современного состояния этой темы,

Митохондриальный геном подтверждает родство тритонов с разных концов Евразии

Исследование митохондриального генома одного из видов крокодилового тритона подтверждает близкую родственную связь между этим родом и ребристыми тритонами. Крокодиловые и ребристые тритоны образуют

Анализ черепов сотен видов чешуйчатых показал, что предок змей жил под землей

Вопрос происхождения змей и образа жизни, который вел их предок, до сих пор остается одной из нерешенных эволюционных загадок. Традиционно предлагаются три гипотезы: подземная, морская и наземная.

«Культурная эволюция» усложняет песни горбатых китов, а «культурные революции» — упрощают

Самцы горбатых китов поют одну и ту же песню, постепенно усложняя ее и перенимая нововведения друг у друга — это так называемая культурная эволюция. Но у горбачей, обитающих в водах восточной

Морские стрелки оказались родственниками коловраток

Щетинкочелюстные, или морские стрелки, — тип животных, положение которого на эволюционном древе долго было загадкой. Новые молекулярные данные показывают, что морские стрелки входят в состав
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна ЮпитераОбманщики чередуют ложь с правдой, чтобы им продолжали верить