Не менее 500 новых видов цихлид, ярко окрашенных окунеобразных рыб, эволюционировали в озере Виктория (Восточная Африка) за последние 15 000 лет - рекорд в мире животных и растений. Эта эволюционная загадка теперь решена учеными из Ивага и Бернского университета. В исследовании, опубликованном в Nature Communications, они впервые демонстрируют, что такой быстрой эволюции способствовала более ранняя гибридизация между двумя отдаленно родственными видами цихлид из дренажных систем Верхнего Нила и Конго..
Гибридизация двух дивергирующихся видов цихлид позволила рекомбинировать генетические варианты в масштабах, которые иначе были бы невозможны в одной популяции. По словам доктора Джоаны Мейер, первого автора исследования: «Это похоже на то, как рекомбинация частей из наборов Lego для трактора и самолета может создать самые разные транспортные средства». Действительно, эволюционировавшие виды демонстрируют бесчисленные комбинации цветов и приспособлены к различным средам обитания, таким как песчаное дно, каменистые берега или открытые воды - от чистых мелководий до постоянной темноты мутных глубин. В зависимости от вида цихлиды могут соскребать водоросли со скал, питаться планктоном, вскрывать раковины улиток, добывать корм для личинок насекомых или охотиться на других рыб, включая их икру или чешую.
Событие гибридизации, вероятно, произошло около 150 000 лет назад, когда - во время влажного периода - конголезская линия колонизировала регион озера Виктория и столкнулась с представителями линии Верхнего Нила. Затем в больших озерах этого региона гибридная популяция диверсифицировалась в процессе, известном как «адаптивная радиация» (эволюция множества новых видов, адаптированных к разным экологическим нишам). Хотя точный ход событий в родовом озере Виктория еще предстоит реконструировать, ясно, что после засушливого периода оно снова заполнилось около 15 000 лет назад. Потомки генетически разнообразной гибридной популяции заселили озеро и за эволюционно короткий период в несколько тысяч лет дивергировали, образовав около 500 новых (эндемичных) видов цихлид с самыми разнообразными экологическими специализациями. Об особом генетическом разнообразии и способности к адаптации цихлид озера Виктория свидетельствует тот факт, что более 40 других видов рыб, которые одновременно колонизировали озеро, практически не изменились с тех пор.
Исследование включало секвенирование более 3 миллионов участков в геноме 100 видов цихлид - задача, которая до недавнего времени была бы невыполнима. Это позволило группе под руководством Оле Зеехаузена (руководителя отдела экологии и эволюции рыб в Eawag и профессора водной экологии в Бернском университете) предоставить убедительные доказательства своей теории о том, что гибридизация между дивергирующими видами в сочетании с экологическими возможностями может способствовать быстрому адаптивное излучение. В течение нескольких тысяч лет этот процесс породил сложную пищевую сеть в озере Виктория, поскольку новые виды, в свою очередь, повлияли на окружающую среду.
За последние 50 лет изменения в землепользовании и сбросе сточных вод привели к эвтрофикации озера, повышению мутности и снижению содержания кислорода в более глубоких водах. Следовательно, различные виды объединились в гибридные популяции, поскольку брачная окраска самцов, привлекающая самок того же вида, стала менее эффективной; некоторые глубоководные среды обитания больше не жизнеспособны. Таким образом, часть биоразнообразия и экологического разнообразия озера была утрачена.