Рис. 1. Охотники сделали и промаркировали более 2000 3D-сканов различных обликов современных птиц из коллекций в Трингском и Манчестерском музеях природной истории. Эти данные послужили основой для масштабного исследования макроэволюции. Изображения с сайта trump24h.com
Интернациональная группа орнитологов, собрав обширную базу данных по конфигурации клювов современных видов птиц, проанализировала их экологическую эволюцию. Ученые выделили два этапа в адаптивной радиции птиц. На первом этапе эволюция повергла к быстрому освоению всего адаптивного пространства. Затем, при дальнейшей эволюции, адаптивное пространство перераспределялось и дробилось на немало узкие экологические ниши. Скорость экологической эволюции оставалась сравнительно низкой. Однако в некоторых группах она тем не менее резко возрастала, что отвечало выходу в новые необычные адаптивные зоны или освоению изолированных территорий вроде островов. Это мощное изыскание дает хорошую основу для предметного изучения макроэволюционных процессов.
Несколько лет назад стартовал публичный проект “Mark My Bird”, в каком мог принять участие каждый желающий. Специалисты из Шеффилдского университета предложили публике забежать на сайт и помочь промаркировать отсканированные 3D-сканером птичьи носы. Желающие нашлись! И у исследователей появилась обширная оцифрованная база этих по форме клювов более 2000 видов птиц из различных отрядов.
По этой базе данных ученые собирались выявить закономерности макроэволюции птиц, связанные с их экологией. Так как конфигурация клюва отражает и тип пищи, и способ ее добычи, то этот примета вполне можно взять за основу такого исследования. Специалисты выяснили диапазон изменчивости конфигурации клюва для видов, семейств, отрядов — благо, данных было довольно.
Рис. 2. Изменение во времени двух главных компонент, определяющих вящую часть вариабельности в форме клювов. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature
Затем, методом основных компонент определив основные параметры этой изменчивости, сопоставили их с филогенетическими реконструкциями, зачисленными для птиц. И получили интересную картину соотношения скоростей экологической и морфологической (генетической) радиации. Первая высчитывается по диапазону изменений значимых параметров носов в единицу времени (1 млн лет). А вторую, очевидно, отражает число ветвлений на филогенетических деревьях. Очутилось, что скорость экологической радиации была высока в начальный этап эволюции птиц — тогда она увеличилась очень резко. Затем, во пора второй фазы, она быстро снижалась, оставаясь относительно непрерывной.
Рис. 3. Показатели экологического разнообразия во времени (слева) и сравнительная скорость изменения этого показателя, то есть скорость «экологической» эволюции (справа). Красками показаны расчеты для разных филогенетических реконструкций для обеих основных компонент. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature
Зато скорость видообразования во пора этой второй фазы не снижалась. Это означает, что экологическое или адаптивное пространство, скоро занятое на первом этапе, перераспределялось между новыми обликами, дробилось на более мелкие адаптивные участки. Последнее определяет линия к появлению узко специализированных видов. На фоне общей низенькой скорости экологической эволюции она, тем не менее, резко возрастала в отдельных чертах. Такие отдельные пики связаны как раз с появлением видов-специалистов, взявших необычные адаптивные зоны. Среди них чистиковые, тропические птицы-носороги, отдельный из гусеобразных; для этих специализированных групп характерно небольшое число обликов в родах. Увеличение скорости экологической эволюции в отдельных чертах ученые связывают с быстрой радиацией в незанятом адаптивном пространстве. Это либо необычное морфологическое нововведение, либо островная радиация. Представитель группы, попав на малозаселенный остров, может дать начин целому букету родственных видов, которые в экологическом касательстве будут схожи с материковыми неродственными видами.
Рис. 4. Филогенетическое дерево нынешних птиц, на котором цветами обозначены скорости экологической эволюции от минимальных (кубовый) к максимальным (темно-красный). Серыми треугольниками отмечены резкие увеличения скорости экологической эволюции в отдельных чертах. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature
Те читатели, которые известны с развитием макроэволюционных представлений, наверняка узнают в начальной фазе скорой адаптивной эволюции т.н. адаптивную радиацию (H.Osborn, 1902. The Law of Adaptive Radiation), типогенез (О. Н. Schindewolf, 1950. Basic Questions in Paleontology), «некогерентную эволюцию», «ювенильные таксоны» (А. В. Марков, Е. Б. Наймарк, 1998. Количественные закономерности макроэволюции), «экстенсивную дивергенцию» (А. В. Марков, Е. Б. Наймарк, 1998. Этапность развития надвидовых таксонов) и ближнее к ним понятие «арогенной популяции». Судя по цитированным в статье трудам, такое понимание макроэволюционных закономерностей становится в настоящее пора доминирующим. Иными словами, существование двух специфических этапов в макроэволюции таксона не является новоиспеченной идеей. Но здесь нужно обратить внимание не столько на саму идею, сколько на ее толкование с позиций постоянства скорости микроэволюционного, дарвиновского, процесса. Авторы, напоминая нам об идеях Симпсона (Дж. Г. Симпсон, 1948. Темпы и конфигурации эволюции) о скачкообразном увеличении темпов эволюции в разных группах звериных, приводят конкретные доказательства, что при постоянно идущем отборе на приспособленность скорость видообразования может остро увеличиваться. Это связано с освоением новых адаптивных пространств.
Авторы не решились взяться за ископаемое разнообразность птиц, хотя при обсуждении макроэволюции и реконструкциях прошлого проверка гипотез на ископаемом материале представляется вполне логичной. Они отписались тем, что клювы в ископаемом состоянии негусто хорошо сохраняются (и это правда). Вряд ли стоит сомневаться, что ископаемая летопись птиц подтвердит выводы о существовании двух этапов в их экологической радиации, о специализации при выходе на новоиспеченные адаптивные просторы (обзор по ископаемым птицам см. Голова, ноги, хвост — гонка технологий в эволюции птиц, «Журнал всеобщей биологии», Т. 76, 2015).
