На протяжении более века видообразование, когда один вид разделяется на два, было в центре внимания эволюционных исследований. Но новое исследование, которое проводилось почти 20 лет, предполагает, что «инверсия видообразования» - когда две разные линии гибридизуются и в конечном итоге сливаются в одну - также может быть чрезвычайно важной. Статья, опубликованная 2 марта в журнале Nature Communications, предоставляет одно из самых убедительных доказательств этого явления в двух линиях обыкновенных воронов.
«Суть в том, что [изменение видообразования] - это естественный эволюционный процесс, и, вероятно, это произошло в сотнях или почти наверняка тысячах родословных по всей планете», - сказал Кевин Омланд, профессор биологических наук в Университете Мэриленда., округ Балтимор (UMBC) и соавтор нового исследования.«Одна из наших главных целей - просто информировать людей об этом процессе, чтобы, увидев интересные закономерности в своих данных, они не сказали: «Это, должно быть, ошибка» или «Это слишком сложно, чтобы быть правильным». '"
«Мы изучили геномные данные сотен воронов, собранных по всей Северной Америке», - сказала Анна Кернс, первый автор исследования и бывший научный сотрудник UMBC, а сейчас работает постдоком в Смитсоновском центре природоохранной геномики. «Объединение всех результатов, полученных от такого количества людей и из таких разнообразных наборов данных, было одним из самых сложных аспектов этого исследования. Геномные методы нового поколения выявляют все больше и больше примеров видов с гибридными геномами».
Когда Омланд начал работу над этим проектом в 1999 году, обыкновенные вороны считались единственным видом во всем мире. Он думал, что дальнейшие исследования могут открыть два разных вида - возможно, ворона «Старого Света» и «Нового Света», - но реальная история намного сложнее. В 2000 году Омланд сообщил о существовании двух линий обыкновенных воронов, одна из которых сосредоточена на юго-западе Соединенных Штатов и получила название «Калифорния», а другая, встречающаяся повсюду (включая Мэн, Аляску, Норвегию и Россию), называется «Голарктика».
С тех пор сюжет загустел. Два студента из лаборатории Омланда, Джин Ким и Хейли Ричардсон, проанализировали митохондриальную ДНК со всей западной части Соединенных Штатов и обнаружили, что эти две линии сильно перемешаны. В 2012 году Норвежский исследовательский совет предоставил крупное финансирование для проекта, и Кернс провел год в Университете Осло, анализируя данные ядерного генома.
Наилучшее объяснение, основанное на анализе команды, состоит в том, что Калифорнийская и Голарктическая линии разошлись на срок от одного до двух миллионов лет, но теперь снова сошлись и гибридизировались, по крайней мере, десятки тысяч лет.
«Обширные генетические данные раскрывают один из наиболее подтвержденных на сегодняшний день примеров изменения видообразования в глубоко расходящихся линиях», - сказал Арильд Йонсен, профессор зоологии и эволюционной биологии в Университете Осло и еще один руководитель исследования.«Самое главное - это то, в какой степени мы поймали их на месте преступления».
Как это относится к людям? Люди также являются продуктом изменения видообразования, отмечает Омланд, и современный человеческий геном включает значительные фрагменты генетического материала от неандертальцев и денисовцев, еще одной менее известной линии гоминидов. Недавние генетические исследования даже выявили загадочную четвертую группу древних людей, которые также оставили часть ДНК в наших геномах.
«Поскольку изменение видообразования составляет большую часть нашей собственной истории, - сказал Омланд, - лучшее понимание того, как это происходит, должно дать нам лучшее представление о том, кто мы и откуда пришли. вопросы, но они также имеют отношение к медицине».
Следующие шаги в текущем исследовании птиц включают анализ генетических данных воронов, живших в начале 1900-х годов, для изучения потенциальной роли человека в процессе изменения видообразования.«Получение геномных данных из таких старых, деградировавших образцов является сложной задачей, - сказал Кернс, - и вся работа должна выполняться в специальной лаборатории «древней ДНК» в Смитсоновском центре консервационной геномики».
Если эти вороны имеют такое же распределение генов из голарктических и калифорнийских линий, как и современные вороны, маловероятно, что изменения в человеческой цивилизации за последнее столетие сыграли свою роль.
Соавтор Джон Марзлафф, профессор наук о дикой природе Вашингтонского университета, резюмировал опыт участия в исследовании: «Меня восхищает то, что была раскрыта эта сложная история видообразования воронов. десятилетиями мои студенты и я держали и изучали воронов по всему Западу и ни разу не подозревали, что они несут доказательства сложного прошлого», - сказал он. «Благодаря сотрудничеству между полевыми исследователями и генетиками мы теперь понимаем, что ворон далеко не обычный».