На протяжении более века видообразование, когда один вид разделяется на два, является центральным направлением эволюционных исследований. Но новое исследование, предполагает так называемый «разворот видообразования», когда две различные линии гибридизуются и в конечном итоге сливаются в одно — также может быть чрезвычайно важными.
Статья, появившаяся 2 марта в Nature Communications, дает некоторые из самых убедительных доказательств этого явления в двух линиях Common Ravens (ворон).
«Суть заключается в том, что (разворот видообразования) является естественным эволюционным процессом, и он, вероятно, происходил сотнями или почти наверняка тысячами линий по всей планете», — сказал Кевин Омланд, профессор биологических наук Университета штата Мэриленд (UMBC), и соавтор нового исследования. «Одна из наших самых больших целей — просто информировать людей об этом процессе, потому что, когда они увидят наши результаты, они не скажут: «Это должно быть ошибкой» или «Это слишком сложно, чтобы быть верным».
«Мы исследовали геномные данные сотен воронов, собранных по всей Северной Америке», — сказала Анна Кирнс, первый автор исследования и бывший докторант из UMBC. «Интеграция всех результатов по столь большому количеству индивидов и из таких разнообразных наборов данных была одним из самых сложных аспектов этого исследования. Геномные методы следующего поколения раскрывают все больше и больше примеров видов с гибридными геномами».
Когда в 1999 году Кевин Омланд начал работу над этим проектом, вороны (corvus corax) считались одним видом во всем мире. Он предполагал, что дальнейшие исследования могут выявить два разных вида ворон, но реальная история оказалась намного сложнее. В 2000 году Омланд сообщил о существовании двух общих родословных, одна из которых сосредоточена на юго-западе Соединенных Штатов, получившая название «Калифорния», а другая была найдена повсюду (включая Мэн, Аляску, а также Норвегию и Россию) под названием «Голарктика» (Holarctic).
Затем два бакалавра в лаборатории Омланда, Джин Ким и Хейли Ричардсон, проанализировали митохондриальную ДНК со всей западной части Соединенных Штатов и обнаружили, что две линии ворон широко перемешиваются. В 2012 году Норвежский исследовательский совет предоставил основные средства для проекта, а Кернс провел год в Университете Осло, анализируя данные генома.
Лучшее объяснение, основанное на анализе команды, состоит в том, что линии Калифорнии и Голарктики расходились на период от одного до двух миллионов лет, но теперь объединяются вместе и гибридизируются в течение как минимум десятков тысяч лет.
«Обширные генетические данные показывают один из наилучших примеров разворота видообразования на сегодняшний день», — говорит Арильд Джонсен, профессор зоологии и эволюционной биологии Университета Осло.
Как это может относится к людям? Люди также являются результатом разворота видообразования, отмечает Омланд, с современным геномом человека, который включает в себя значительные участки генетического материала от неандертальцев и Денисовского человека (Denisova), еще одного менее известного рода гоминид. Недавние генетические исследования даже показали загадочную четвертую группу ранних людей, которые также оставили свой след ДНК в наших геномах.
«Разворот видообразования — большая часть нашей собственной истории, — сказал Омланд, — лучше понимая, как все это происходит, мы будем знать, кто мы и откуда мы пришли. Это экзистенциальные вопросы, но они также важны с научной точки зрения».
Следующие шаги в текущем исследовании птиц включают анализ генетических данных от воронов, которые жили в начале 1900-х годов, чтобы исследовать потенциальную роль людей в процессе аннулирования видообразования. «Получение геномных данных из таких старых, деградированных образцов ДНК является сложной задачей, — сказал Кернс, — и вся работа должна проводиться в специальной лаборатории «древней ДНК» в Центре консервативной геномики Смитсоновского университета».
Если эти вороны имеют аналогичное распределение генов из голарктических и калифорнийских родословных как живущие сегодня вороны, изменения в человеческой цивилизации за последнее столетие сыграли свою роль.
Соавтор Джон Марзлуфф, профессор науки о дикой природе в Университете Вашингтона, подвел итог опыту участия в исследовании: «Удивительно, что эта сложная история ворона была раскрыта. На протяжении десятилетий мои ученики и я занимались изучением воронов по всему Западу и никогда не подозревали, что они несут доказательства сложного прошлого», — сказал он. «Благодаря сотрудничеству между полевыми работниками и генетиками мы теперь понимаем, что ворон — это нечто общее».
Больше информации: Anna M. Kearns et al. Genomic evidence of speciation reversal in ravens, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03294-w