Почему в наших океанах обитает такое ошеломляющее разнообразие рыб самых разных размеров, форм и цветов? Группа биологов под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сообщает, что ответ датируется 66 миллионами лет назад, когда на Землю упал астероид диаметром шесть миль, уничтожив динозавров и примерно 75 процентов видов животных и растений в мире.
Чуть больше половины сегодняшних рыб являются «морскими рыбами», то есть они живут в океанах. И большинство морских рыб, включая тунца, палтуса, морского окуня, морских коньков и махи-махи, принадлежат к необычайно разнообразной группе, называемой акантоморфами. (В исследовании не анализировалось большое количество других рыб, обитающих в озерах, реках, ручьях, прудах и тропических лесах.)
Последствия крушения астероида создали огромную эволюционную пустоту, предоставив возможность выжившим морским рыбам значительно разнообразиться.
«Сегодняшнее богатое биоразнообразие морских рыб показывает отпечатки пальцев массового вымирания в конце мелового периода», - сказал Майкл Альфаро, профессор экологии и эволюционной биологии в Колледже Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ведущий автор исследования.
Для анализа этих отпечатков пальцев «эволюционные детективы» использовали новую методику исследования геномики, разработанную одним из авторов. Их работа опубликована в журнале Nature Ecology and Evolution.
Изучая сроки диверсификации акантоморфов, Альфаро и его коллеги обнаружили интригующую закономерность: несмотря на то, что существовало много других выживших линий акантоморфов, шесть наиболее богатых видами групп акантоморфов на сегодняшний день демонстрировали свидетельства значительного эволюционные изменения и распространение примерно во время массового вымирания. По словам Альфаро, эти шесть групп произвели почти все разнообразие морских рыб, которое мы видим сегодня.
Он добавил, что неясно, почему другие линии акантоморфов не смогли столь диверсифицироваться после массового вымирания.
«Массовое вымирание, как мы утверждаем, предоставило эволюционную возможность для нескольких избранных выживших акантоморфов значительно разнообразить и наложило большой отпечаток на биоразнообразие морских рыб сегодня», - сказал Альфаро. «Это похоже на лотерею 66 миллионов лет назад, и эти шесть основных групп акантоморфов стали победителями».
Находки также близко соответствуют ископаемым свидетельствам эволюции акантоморфов, которые также показывают резкий рост их анатомического разнообразия после вымирания.
Геномная техника, используемая в исследовании, называемая захватом последовательности ультраконсервативных элементов ДНК, была разработана в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе Брантом Фэйрклотом, который в настоящее время является доцентом биологических наук в Университете штата Луизиана. В то время как предыдущие методы использовали всего от 10 до 20 генов для создания истории эволюции, подход Фэйрклота создает более полную и точную картину, используя более 1000 генетических маркеров. (Маркеры включают гены и другие компоненты ДНК, такие как части ДНК, которые включают или выключают белки, и клеточные компоненты, которые играют роль в регуляции генов.)
Исследователи также извлекли ДНК из 118 видов морских рыб и провели компьютерный анализ, чтобы определить отношения между ними. Среди их выводов: невозможно сказать, какие виды генетически связаны, просто взглянув на них. Морские коньки, например, совсем не похожи на рыбу-козла, но эти два вида являются эволюционными двоюродными братьями, что удивило ученых.
«Мы демонстрируем, что этот подход работает и проливает новый свет на историю эволюции самой богатой видами группы морских позвоночных», - сказал Альфаро.