Биологи всегда были очарованы разнообразием и изменчивостью жизни на Земле и пытались ответить на фундаментальный вопрос: как возникают новые виды?
Сегодня неявное предположение в дисциплине биологии видообразования состоит в том, что генетические различия между популяциями животных и растений данного вида являются важными движущими силами образования новых видов и являются ключом к пониманию эволюции. Но это предположение никогда не подвергалось тщательной проверке до сих пор, согласно новой статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences учеными из ЛГУ и Мичиганского университета. Биолог-эволюционист Мичиганского университета Майкл Г. Харви является первым автором статьи. Он получил докторскую степень в LSU.
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. Эти исследователи предполагают, что эти генетические различия важны для эволюции, но это никогда не было показано удовлетворительным образом. Мы первые, кто показал, что различия между популяциями, изучаемые биологами видообразования, были фундаментальными детерминантами формирования разнообразия жизни», - сказал Харви, научный сотрудник с докторской степенью в Кафедра экологии и эволюционной биологии в лаборатории Дэниела Рабоски в Мичиганском университете.
Харви и его коллеги собрали и проанализировали беспрецедентный набор данных, содержащий генетические последовательности 17 000 особей 173 видов птиц Нового Света. Они продемонстрировали, что виды, демонстрирующие более высокие темпы генетической дифференциации между популяциями, с большей вероятностью произведут большее количество видов в течение длительного времени эволюции.
«Мы обнаружили нить, связывающую процесс видообразования в поверхностном и глубоком периодах времени», - сказал Робб Брамфилд, биолог-эволюционист из ЛГУ, где было начато исследование. «Вымирание сбивает с толку попытки связать эти два явления. В данном случае ключевым фактором было наличие массивного набора данных».
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, которая отвечает за то, сколько видов произвели его предки за всю историю разнообразия птиц.
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 предполагает, что другие факторы, помимо дифференциации, могут быть важны для определения того, сколько новых видов будет произведено. Они также обнаружили, что появление новых популяций внутри вида происходит по крайней мере в три раза быстрее, чем развиваются новые виды, что позволяет предположить, что большинство различий между популяциями не будут длиться 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..