Самый любящий землю краб в мире, тонкий и нежный ямайский вид, проводящий всю свою жизнь на дереве, совершил удивительно быструю эволюционную трансформацию от своих больших и суровых океанских предков, согласно генетическим исследованиям, которые будут опубликовано в номере журнала Nature от 28 мая международной группой биологов.
«Эти очень необычные крабы, которые являются самыми наземными из всех в мире, живут в маленьких карманах дождевой воды внутри растений бромелиевых, которые растут на ветвях тропических деревьев», - говорит С. Блэр Хеджес, биолог-эволюционист из Университета штата Пенсильвания и член исследовательской группы. Крошечные бромелийные крабы имеют длину менее дюйма и достаточно тонкие, чтобы протискиваться между листьями у основания бромелиевого растения, где собирается дождевая вода. Исследователи говорят, что эти крабы, безусловно, самые внимательные матери из всех известных видов крабов и единственные, которые активно кормят и заботятся о личинках и молоди в течение нескольких месяцев, которые они проводят в своем питомнике с дождевой водой. «Краб-мать регулирует качество воды, удаляя мусор, циркулируя воду, чтобы добавить в нее кислород, и занося в воду пустые раковины улиток, чтобы сбалансировать уровень pH и добавить кальций», - говорит Хеджес.
Из-за того, что бромелиевые крабы выглядят и ведут себя совсем иначе, чем их соседи, обитающие в океане, ученые подумали, что этим двум видам, должно быть, потребовалось много времени, чтобы эволюционировать от их последнего общего предка - порядка 50 миллионов лет или около того. Другие ученые считали, что крошечный краб мог каким-то образом иммигрировать из Юго-Восточной Азии или Индонезии, где есть некоторые пресноводные виды, которые также заботятся о своих детенышах, хотя и не в такой необычной степени, как бромелиевые крабы.«Мы решили выяснить, как ямайские сухопутные крабы связаны с другими видами и когда они появились на острове, изучив их гены», - говорит Хеджес. «Мы обнаружили, что бромелиевые крабы, а также восемь других видов ямайских наземных крабов не связаны с крабами с другого конца света, а произошли от одного общего ямайского морского предка совсем недавно - всего 4 миллиона лет назад».
В исследовательскую группу входят Хеджес, Кристоф Д. Шубарт из Университета Юго-Западной Луизианы и Рудольф Дизель из Билефельдского университета в Германии. Шубарт собрал 22 вида крабов с Ямайки и прилегающих территорий, включая Венесуэлу и Панаму, а затем привез их в штат Пенсильвания для генетического исследования в лаборатории Хеджеса. «Мы секвенировали по два гена каждого из этих видов, что дало нам чуть более тысячи пар оснований - достаточно, чтобы статистически сказать, что все наземные ямайские крабы образуют единую группу», - говорит Хеджес.
Гены, используемые в исследовании, накапливали мутации с довольно постоянной скоростью по отношению друг к другу в течение своей эволюции, поэтому исследователи могли бы использовать эти изменения, как тиканье молекулярных часов, чтобы проследить историю каждого вида до его происхождение. «Мутации в генных последовательностях, подобные часам, начинают отсчитываться, как только появляется новый вид, поэтому молекулярные часы возвращают вас к фактическому времени происхождения вида», - объясняет Хеджес.
Ученые откалибровали эти молекулярные часы по эволюционному событию, хорошо установленному геологическими исследованиями, закрытию Панамского сухопутного моста между Северной и Южной Америкой 3,1 миллиона лет назад, что разделило виды морских крабов на две группы размножения - живых на карибской стороне Панамы и тех, кто живет на тихоокеанской стороне. Используя эту дату в качестве надежной точки калибровки, а скорость мутации двух генов родственных крабов по обе стороны Панамы в качестве устройства для измерения времени, исследователи смогли определить, как давно произошли все их 22 вида крабов.
«Мы обнаружили, что эти ямайские наземные крабы начали эволюционировать всего 4 миллиона лет назад, поэтому их эволюция была довольно быстрой», - говорит Хеджес. «Эта дата имеет смысл, потому что она соответствует периоду геологической истории Ямайки, когда суша поднялась достаточно далеко от моря, чтобы обеспечить новые экологические ниши для древних морских крабов, которые начали разрабатывать стратегии для жизни исключительно на суше», - объясняет он..
Ученые также определили, насколько тесно каждый из 22 видов связан с другими, сравнив молекулярные последовательности, составляющие каждый из двух генов, а затем определив, какие из них наиболее похожи. «Мы обнаружили, что ближайшим родственником ямайских наземных крабов является ямайский морской краб», - говорит Хеджес.
Ямайские сухопутные крабы выглядят и ведут себя очень иначе, чем ямайские морские крабы, однако они эволюционировали отдельно в течение того же периода времени, что и морские крабы, которые мы использовали для нашей калибровки по обе стороны Панамы, которые почти не изменились. идентичны», - говорит Хеджес.«Такая быстрая адаптация к новой экологической нише и быстрое распространение новых видов не является обычным явлением в природе, но, по-видимому, это произошло гораздо быстрее, чем мы думали, у этих ямайских наземных крабов».
Это исследование спонсировалось Немецким научным фондом и Национальным научным фондом США.