Более 500 рыб быстро эволюционировали в одном озере благодаря гибридизации

Сегодняшнее озеро Виктория относительно молодо, ему всего 16 000 лет, но за этот крошечный период времени здесь успело эволюционировать около 500 различных видов рыб-цихлид. Примечательно, что этот взрыв разнообразия произошел в первую очередь благодаря гибридам, рожденным в результате межвидового скрещивания. Новое исследование опубликовано в журнале Science.

В новом исследовании ученые из Бернского университета, Кембриджского университета и Института Уэлкома Сэнгера обнаружили, что сотни совершенно разных видов на самом деле произошли всего от трех линий цихлид, прибывших в озеро Виктория – африканское озеро Виктория. Самое большое озеро – около 16 000 лет назад, когда оно наполнилось водой после сильной засухи. Это невероятно быстро с точки зрения эволюции.

«Они произошли, вероятно, от трех линий, которые встретились в озере, гибридизировались, объединили свои генетические вариации и создали огромное разнообразие гибридов, которые затем превратились в разные виды», — говорит один из авторов исследования Джоана Мейер.

«Сейчас мы находим более 500 видов цихлид. Мы обнаружили, что все эти виды рыб-цихлид на самом деле развились в озере всего за 16 000 лет, что просто безумие. Обычно для развития нового вида требуется более миллиона лет», — добавил Мейер. «Это похоже на то, как кролик в мгновение ока превращается в волка. Суперсумасшедшая экологическая дифференциация – очень, очень быстрая».

Начав свое скромное существование, цихлиды теперь процветают в озере Виктория и занимают почти все мыслимые ниши в экосистеме. Они также выглядят по-разному, имея множество форм, размеров, цветов и форм.

«Эти виды тоже очень разные. Некоторые из них соскребают водоросли, другие питаются зоопланктоном, а третьи являются высшими хищниками, которые поедают другую рыбу», — объяснил доктор Мейер.

Команда считает, что эта удивительная ситуация возникла потому, что вода в озере была очень мутной, когда она впервые наполнилась. Это означало, что цихлиды не могли различать цвета друг друга, и им было трудно идентифицировать разные виды. Окутанный мутной водой, состоялся фестиваль гибридизации. 

Успех гибридизации цихлид в озере Виктория бросает вызов одному из старейших предположений об эволюции, согласно которому два разных вида не могут воспроизводиться и создавать жизнеспособное или плодовитое потомство. В отличие от гибридов, которые всегда являются эволюционным тупиком, они могут стать положительной силой в выживании гена.

Многие гибриды, рожденные от родителей разных видов, не будут успешными и даже могут оказаться бесплодными. Однако немногим счастливчикам комбинация генов может дать им преимущество перед сверстниками, помогая им выживать и размножаться.

«Они создают большое генетическое разнообразие. Даже если у некоторых из них дела идут очень плохо, все равно может быть полезно, если у некоторых дела идут хорошо», — сказал Мейер.

Это относится не только к цихлидам озера Виктория. Если вы посмотрите вокруг, вы сможете увидеть проблески интрогрессивной гибридизации в геноме большинства современных животных, от бабочек и пауков до морских млекопитающих .

«Благодаря новым геномным технологиям секвенирования ДНК мы теперь видим, что практически все виды, включая человека , имеют некоторые части ДНК, полученные от других видов, что позволяет предположить, что в прошлом существовала гибридизация», — объяснил Мейер. 

Действительно, если вы посмотрите на геном многих современных людей, вы можете найти генетические доказательства того, что Homo sapiens скрещивался как с неандертальцами, так и с денисовцами, двумя другими видами гомининов, которые с тех пор вымерли. 

К лучшему или к худшему, люди также являются продуктом гибридизации. В случае некоторых людей, живущих в Восточной Азии, есть свидетельства того, что денисовская ДНК помогла им акклиматизироваться на больших высотах. С другой стороны, ДНК неандертальцев в геноме выходцев из Европы может привести к более высокому риску развития некоторых заболеваний, включая COVID-19 и депрессию. 

Исследование бросает вызов идее о том, что гибридизация всегда заканчивается генетическим тупиком. «При определенных обстоятельствах некоторые гибриды могут работать лучше. Возможно, в большинстве случаев это не так, но в некоторых — да», — сказал Мейер.