Самцы живородящих рыб развиваются быстрее, чем самки, согласно исследованию Университета штата Канзас, и это важно для понимания общей картины эволюции.
Исследователи Майкл Тоблер, адъюнкт-профессор биологии, и Зак Каламбер, бывший научный сотрудник университета с докторской степенью и нынешний научный сотрудник Университета штата Флорида, изучили 112 видов живородящих рыб и обнаружили, что самцы и самки развиваются по-разному: самки эволюция находится под более сильным влиянием естественного отбора и окружающей среды, в то время как эволюция мужчин более сильно зависит от полового отбора, который включает в себя характеристики, которые самки считают желательными или которые делают их превосходящими конкурентами самок.
Тоблер и Каламбер опубликовали свои выводы в статье журнала Nature Ecology and Evolution «Половая эволюция во время диверсификации живородящих рыб».
Статья включает два основных вывода: причины эволюционных различий у самцов и самок и важность отдельного анализа самцов и самок. По словам исследователей, результаты показывают важность учета половых различий при изучении эволюции.
«В целом это означает, что самцы и самки разные, и это важно не только внутри вида, но и с точки зрения формирования широкомасштабных эволюционных результатов», - сказал Тоблер. «Признание того, что полы разные, действительно влияет на то, как мы делаем выводы о том, как на самом деле разворачивались эволюционные изменения».
Тоблер и Каламбер потратили два с половиной года на изучение более 100 видов Poeciliidae или живородящих рыб. В отличие от большинства рыб, у которых самки откладывают икру, которую позже оплодотворяют самцы, живородки, к которым относятся такие виды, как моллинезии, пецилии, гуппи, меченосцы и рыбы-комары, имеют внутреннее оплодотворение. Живородки сохраняют яйца во время беременности и рождают живых детенышей, похожих на млекопитающих, таких как люди.
Тоблер сказал, что новизна этого исследования заключается в том, что при изучении эволюции ученые часто измеряют самок и самцов по отдельности, а затем усредняют измерения двух полов вместе, чтобы попытаться получить общее представление о видах. Проблема этого метода в том, что среднего между мужчиной и женщиной не существует. Тоблер и Каламбер хотели знать, является ли этот метод точным для изучения эволюции и влияют ли те же самые силы, которые влияют на эволюцию самцов и самок, на формирование новых видов.
Исследователи собирали данные двумя способами. Во-первых, они изучали различия в форме тела и размере плавников у самцов и самок живородящих рыб. Каламбер посетил музеи и университетские коллекции, чтобы собрать более 1500 изображений, по которым были собраны измерения для 112 видов семейства Poeciliidae. Во-вторых, Каламбер определил 10 000 мест, где, как известно, обитала рыба, и использовал глобальные климатические данные для характеристики среды обитания каждого вида. Данные о встречаемости были основаны на более чем столетнем полевом исследовании биологии живородящих.
Исследователи сравнили результаты, когда они рассматривали данные по мужчинам и женщинам отдельно, с тем, когда они использовали несуществующие данные, усредненные по полу.
«Когда мы анализировали самцов и самок по отдельности, мы получили совершенно разные ответы», - сказал Тоблер. «Когда мы усредняли самцов и самок, это совершенно не отражало того, как эволюционируют самцы или самки. Мы не можем просто смешать пол вместе, потому что это искажает то, как протекала эволюция в этом семействе рыб».
Исследование также показало, что форма тела самцов рыб развивается быстрее, чем у самок, что, вероятно, связано с тем, что половой отбор ускоряет скорость эволюции самцов, сказал Тоблер.
В целом, самцы живородящих рыб могут использовать две противоположные репродуктивные стратегии: ухаживание и принуждение. Придворные - это яркие самцы с яркой чешуей и большими плавниками, привлекающими к сотрудничеству самок. Принуждающие - это менее заметные самцы, которые используют атакующие спаривания для размножения с как можно большим количеством самок. Эволюция формы мужского тела особенно влияет на черты, связанные с этими различными стратегиями спаривания.
«Предположение, которое люди часто делают, состоит в том, что в широком эволюционном масштабе естественный отбор и адаптация определяют большинство паттернов эволюции признаков», - сказал Тоблер. «В нашем случае это верно для самок, но не для самцов. Морфологическая эволюция самцов на самом деле является скорее следствием достижения высокого успеха в спаривании».
На протяжении десятилетий ученые считали, что половой отбор был основным фактором, влияющим на формирование новых видов у живородящих рыб. Тоблер и Каламбер обнаружили, что различия в окружающей среде более важны для создания новых видов, чем различия в характеристиках, влияющих на успех самцов в спаривании.
Хотя мы долгое время считали, что половой отбор является важной силой в эволюции живородящих рыб, и наши данные показывают, что это справедливо и для формы тела самцов, похоже, что географические вариации в окружающей среде могли иметь значение. важнее для стимуляции образования новых видов живородящих рыб», - сказал Каламбер.
Исследователи планируют дальнейшие исследования с живыми самцами и самками рыб, чтобы лучше понять изменения, которые произошли в форме тела самцов и самок за 60 миллионов лет эволюции.
Исследование получило поддержку Национального научного фонда, программы грантов Франклина Американского философского общества и начального финансирования Университета штата Канзас.