Новое исследование опровергает веру 75-летней давности в эволюцию рептилий

Чтобы бросить вызов 75-летнему представлению о том, как и когда рептилии эволюционировали за последние 300 миллионов с лишним лет, нужно много работать с камерой, проводить компьютерную томографию и, самое главное, преодолевать тысячи миль. Достаточно проверить штампы в паспорте Тьяго Р. Симоэнса, по информации портала mzhost.ru.

Симоэнс - научный сотрудник Александра Агассиса в лаборатории палеонтолога из Гарварда Стефани Пирс. С 2013 по 2018 год он посетил более 20 стран и более 50 различных музеев, чтобы сделать компьютерную томографию и сфотографировать около 1000 окаменелостей рептилий возрастом в несколько сотен миллионов лет. Он составил около 400 дней активного сбора, что помогло сформировать, как считается, самый большой доступный график эволюции основных живых и вымерших групп рептилий.

Теперь статистический анализ этой обширной базы данных помогает ученым лучше понять эволюцию этих хладнокровных позвоночных, противореча широко распространенной теории о том, что основные изменения в эволюции всегда происходили большими, быстрыми (с геологической точки зрения) всплесками, вызванными серьезными изменениями окружающей среды. . Результаты описаны в недавно опубликованной статье в Nature Communications .

В нем исследователи показывают, что эволюция вымерших линий рептилий более 250 миллионов лет назад происходила посредством множества небольших всплесков морфологических изменений, таких как разработка бронированных форм тела или крыльев для планирования в течение 50 миллионов лет вместо во время одного крупного эволюционного события, как считалось ранее. Они также показывают, что ранняя эволюция большинства линий ящериц была непрерывно более медленным и постепенным процессом, чем предполагалось ранее.

«Это не было внезапным скачком, который установил то разнообразие, которое мы наблюдаем сегодня у рептилий», - сказал Симойнс. «Был первоначальный скачок, но относительно небольшой, а затем устойчивый рост с течением времени этих темпов [эволюции] и различных значений разнообразия».

Доказательства этого были получены у других видов животных, но это впервые было замечено у рептилий - одного из самых разнообразных животных на планете, с более чем 10 000 различных видов и головокружительным разнообразием способностей и черт. Подумайте, как некоторые виды ящериц могут замерзнуть за ночь, а на следующее утро оттаять, или как у черепах вырастает защитная броня.

Полученные данные противоречат эволюционной теории адаптивного излучения, которую палеонтолог из Гарварда Джордж Г. Симпсон популяризировал в 1940-х годах и которая стремилась объяснить происхождение биологического разнообразия планеты. Адаптивная радиация была в центре внимания интенсивных исследований на протяжении десятилетий, но только в последние годы появились технологии, методы и данные, позволяющие точно измерить быстрые темпы эволюции в летописи окаменелостей с точки зрения различных видов животных, морфологии и на молекулярном уровне с помощью ДНК.

В число исследователей этого исследования входили также Пирс, доцент кафедры органической и эволюционной биологии Томаса Д. Кэбота и куратор палеонтологии позвоночных в Музее сравнительной зоологии; Оксана Вернигора, аспирантка Университета Альберты в Канаде; и профессор Майкл Уэйн Колдуэлл из Альберты.

Симоэнс посетил почти все крупнейшие музеи естествознания мира, чтобы собрать данные для исследования, включая национальные музеи естествознания в Лондоне, Париже, Берлине, Оттаве, Пекине и Токио. В США он посетил Смитсоновский национальный музей естественной истории, Музей естественной истории Карнеги и Гарвардский музей сравнительной зоологии.

Ученые считают, что, понимая, как животные развиваются в течение более длительных периодов времени, они могут извлечь ряд уроков по экологии и тому, как на организмы влияют изменения окружающей среды. Используя базу данных, исследователи могут определить, когда возникли основные линии рептилий или морфологии, увидеть, как эти изменения повлияли на ДНК рептилий, и извлечь важные уроки о том, как на виды повлияли исторические события.

Рептилии, например, пережили три крупных массовых вымирания. Самым крупным из них было пермско-триасовое массовое вымирание около 250 миллионов лет назад, в результате которого погибло около 90 процентов видов на планете, за что ему было присвоено прозвище Великое вымирание. Считается, что это было вызвано накоплением естественных парниковых газов.

Созданная исследователями временная шкала обнаружила, что темпы развития рептилий и анатомические различия между ними до Великого Умирания были почти такими же высокими, как и после этого события. Однако рептилии стали доминировать во многих экосистемах и чрезвычайно разнообразны с точки зрения количества различных видов только спустя много времени после Великого вымирания.

Это открытие подтвердило, что быстрые темпы анатомических изменений не обязательно должны совпадать с генетическим разнообразием или обилием видов (так называемое таксономическое разнообразие), и дополнительно опровергло адаптивную радиацию как единственное объяснение происхождения новых групп животных и строения тела. Исследователи также отмечают, что рептилиям потребовалось почти 10 миллионов лет, чтобы вернуться к прежнему уровню анатомического разнообразия.

«Это в широком смысле и в глобальном масштабе говорит вам о том, какое влияние на всю историю жизни могут иметь внезапные изменения окружающей среды», - сказал Симойнс.

Дополнительные доказательства, противоречащие адаптивной радиации, включали аналогичные, но удивительные открытия о происхождении змей, которые достигли основных аспектов своего тощего, удлиненного тела на ранней стадии своей эволюции около 170 миллионов лет назад (но не полностью потеряли конечности еще 105 лет назад). миллионов лет). Их черепа также претерпели быстрые изменения примерно 170-165 миллионов лет назад, что привело к таким мощным и гибким ртам, что сегодня они могут глотать целую добычу, во много раз превышающую их размер. Но хотя у змей наблюдались самые быстрые темпы анатомических изменений в истории эволюции рептилий, эти изменения не совпадали с увеличением таксономического разнообразия или высокими темпами молекулярной эволюции, предсказанными адаптивным излучением, говорят исследователи.

Ученые не смогли точно определить, почему происходит это несоответствие, и предположили, что необходимы дополнительные исследования. В частности, они хотят понять, как эволюционируют планы тела и как с этим связаны изменения в ДНК.

«Теперь мы можем лучше понять, какие большие изменения произошли в истории жизни и особенно в истории рептилий на Земле», - сказал Симойнс. «Мы продолжим копать».