На каждые два вида млекопитающих приходится один вид цихлид, что свидетельствует о неравномерном распределении биоразнообразия среди животных. Но почему? И до какой степени можно предсказать эволюцию? Играют роль различные «внутренние», а также экологические факторы. Одним из решающих факторов могут быть экологические условия, то есть количество различных местообитаний и сходство имеющихся экологических ниш. Это одна из причин, почему в тропиках так много видов. Демографическая история популяции также может влиять на биологическое разнообразие: достаточен ли уровень генетической изменчивости популяции, чтобы позволить ей адаптироваться к экологическим нишам? Было ли у населения достаточно времени для этого? Количественно оценить все потенциальные факторы, способствующие биологическому разнообразию, даже для одной группы животных непросто, не говоря уже о том, что сравнивать млекопитающих с группой рыб было бы все равно, что сравнивать яблоки и апельсины.
Ошибочность сравнения яблок и апельсинов - это то, что доктор Андреас Каутт, который в настоящее время является научным сотрудником Гарвардского университета, остро осознает. Однако это не относится к его исследованиям, поскольку во время учебы в докторантуре Констанцского университета он полностью сосредоточился на цихлидах. Его исследования демонстрируют, насколько «детерминированной» может быть эволюция - даже среди такого разнообразного семейства, как цихлиды, - первостепенный пример эволюционного разнообразия и «творчества». «Представьте себе от 500 до 1000 видов цихлид, обитающих в одном из Великих африканских озер, одном из крупнейших пресноводных местообитаний в мире. Степень сложности невообразима. Даже генеалогические отношения между видами цихлид, обитающими в этих озерах, имеют только частично решена», - говорит бывший докторант профессора Акселя Мейера. Группа эволюционной биологии Мейера, базирующаяся в Констанцском университете и финансируемая за счет расширенного гранта ERC в размере 2 евро.5m, в настоящее время занимается проектом, который ищет ответы на следующие вопросы: почему природа производит такое невообразимое количество различных видов? Каковы истоки биоразнообразия? Насколько предсказуема эволюция? Почему эволюция повторяется?
В новой публикации в журнале Evolution Letters Аксель Мейер, Андреас Каутт и доктор Гонсало Мачадо-Скиаффино, бывший сотрудник исследовательской группы Мейера, а ныне доцент Университета Овьедо в Испании, смог определить некоторые факторы, которые способствуют повторяющимся образцам разнообразия и сходства у цихлид. Андреас Каутт ставит вопрос, вызванный их выводами, следующим образом: «Какие факторы приводят к сходным результатам и тем самым помогают нам предсказывать эволюцию?»
Поскольку Великие африканские озера невероятно разнообразны, исследовательская группа Акселя Мейера сосредоточилась не только на них, но и на более свежем и простом «естественном эволюционном эксперименте» с участием параллельных видов никарагуанских цихлид Мидас, которые встречаются в двух великих озер, а также в цепи кратерных озер в Никарагуа. Они исследуют морфологию, популяционную генетику и места обитания популяций кратерных озер, сравнивая результаты с результатами, полученными для представителей исходной популяции, проживающей в великих озерах Никарагуа. Из-за своего меньшего размера кратерные озера не только менее сложны. Дополнительным преимуществом является то, что их максимальный возраст был определен. С точки зрения эволюции, с возрастом от 1 000 до 24 000 лет, они очень молоды, что облегчает их изучение.
Кроме того, кратерные озера изолированы, и вся их фауна происходит из одних и тех же более старых и крупных исходных озер. «Население кратерных озер фактически представляет собой естественные эволюционные эксперименты», - объясняет Андреас Каутт.
Основываясь на статистическом анализе экологических данных и большом количестве генетической информации, Kautt et al. приходят к следующему заключению: «Чем больше среда обитания кратерного озера похожа на среду обитания большого родникового озера, тем больше рыбы похожи друг на друга. Это говорит о том, что именно среда обитания, а не демографические критерии, имеют решающее значение для предсказуемости разнообразия. Данные, собранные биологами Констанцского университета, показывают, что по сравнению с исходной популяцией морфология всех популяций кратерных озер диверсифицировалась. в основном в том же направлении: у всех рыб из кратерных озер очень быстро развилась форма тела, которая стала длиннее и стройнее, чем у их собратьев из великих озер.
Важность этих экологических факторов может быть дополнительно продемонстрирована тем фактом, что разнообразные формы тела популяций кратерных озер тесно связаны со средней глубиной озер. Андреас Каутт комментирует: «В этом есть смысл. Чем глубже озеро, тем больше вероятность того, что оно обеспечит различные экологические ниши, в том числе в глубокой открытой воде». Все это приводит исследователей к выводу, что при определенных условиях результаты эволюции можно предсказать.