Биологи всегда были очарованы разнообразием и изменчивостью жизни на Земле и пытались ответить на фундаментальный вопрос: как возникают новые виды?
Неявное предположение биологии видообразования состоит в том, что генетические различия между популяциями животных и растений данного вида являются важными движущими силами образования новых видов и ключом к пониманию эволюции.
Но до сих пор это предположение никогда не подвергалось тщательной проверке, по словам биолога-эволюциониста из Мичиганского университета Майкла Харви, первого автора статьи, опубликованной в Интернете 30 мая в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Харви и его коллеги собрали и проанализировали беспрецедентный набор данных, содержащий генетические последовательности 17 000 особей 173 видов птиц Нового Света, от уток и сов до ласточек и воробьев.
Они продемонстрировали, что виды, демонстрирующие более высокие темпы генетической дифференциации между популяциями, с большей вероятностью будут производить большее количество видов в течение длительных периодов эволюции.
«Наши результаты имеют фундаментальное значение, потому что во всем мире есть исследователи, изучающие видообразование, и многие из них изучают генетические различия между популяциями, которые находятся в процессе формирования новых видов», - сказал Харви, научный сотрудник с докторской степенью в Кафедра экологии и эволюционной биологии в лаборатории Даниэля Рабоски.
"Эти исследователи предполагают, что эти генетические различия важны для эволюции, но это никогда не было продемонстрировано удовлетворительным образом. Мы первые, кто показал, что различия между популяциями, изучаемые биологами видообразования, были фундаментальными детерминантами формирования многообразия жизни."
Исследователи измерили скорость накопления генетических различий между популяциями каждого из 173 видов птиц. Затем они сравнили скорость дифференциации популяции с вероятностью того, что каждый вид птиц со временем образует новый вид. Эта вероятность была основана на истории эволюции каждого вида: сколько видов произвели его предки за всю историю птичьего разнообразия?
Они обнаружили, что скорость генетической дифференциации внутри видов положительно коррелирует со скоростью образования новых видов. Эти две скорости были более тесно связаны у тропических видов, чем у умеренных видов.
Исследование представляет собой первую крупномасштабную проверку связи между темпами дифференциации популяции и темпами видообразования. Результаты подтверждают эволюционную важность генетической дифференциации популяций.
Однако генетические различия не гарантируют эволюционного успеха. Харви и его коллеги обнаружили, что корреляция между генетической дифференциацией популяций и формированием видов была несовершенной, что позволяет предположить, что другие факторы, помимо дифференциации, могут быть важны для определения количества производимых новых видов.
Они также обнаружили, что появление новых популяций внутри вида происходит как минимум в три раза быстрее, чем развиваются новые виды, что позволяет предположить, что большинство различий между популяциями не будут длиться достаточно долго, чтобы повлиять на видовое разнообразие.
«Однако в целом исследование подтверждает давнее предположение о том, что генетические различия между популяциями данного вида могут предсказать вероятность его вклада в разнообразие жизни», - сказал Харви..
Другие птицы Нового Света, проанализированные в исследовании, включают попугаев, дятлов, туканов, колибри, черных дроздов, танагеров, славок, дроздов, крапивников, синиц, соек и мухоловок.