Папоротники могут «эволюционировать в обратном направлении», бросая вызов эволюции растений

Обычно мы склонны думать об эволюции как об одностороннем процессе: более простые существа постепенно развиваются, чтобы стать более сложными формами жизни, без возможности вернуться назад. Однако, как показали новые исследования, это не обязательно происходит именно так.

«Эволюция не имеет финишной черты. Нет конечной цели, нет конечного состояния», — говорит Джейкоб Суисса, доцент кафедры эволюционной биологии растений в Университете Теннесси. «Организмы эволюционируют путем естественного отбора, действующего в определенный геологический момент, или просто путем дрейфа без сильного отбора в каком-либо направлении».

Ученые попытались исследовать это эволюционное предположение в растениях, опубликовав свои выводы в недавней работе. Они обнаружили, что папоротники часто бросают вызов линейной модели эволюции, которая стала определяться законом Долло, иногда эволюционируя «назад» от более специализированных к недифференцированным формам.

Папоротники демонстрируют различные репродуктивные стратегии: некоторые из них диморфны, то есть у них образуются отдельные листья для фотосинтеза и размножения, в то время как большинство являются мономорфными и используют один лист как для фотосинтеза, так и для распространения спор.

Организмы эволюционируют путем естественного отбора, действующего в определенный геологический момент, или просто путем дрейфа без сильного отбора в каком-либо направлении Джейкоб Суисса

Если бы эволюция происходила только в одном направлении, что, по-видимому, верно для большинства представителей растительного мира, можно было бы ожидать, что как только папоротник развил высокоспециализированный диморфизм, он не мог бы вернуться к гораздо более простому мономорфизму. Однако это не то, что обнаружили исследователи.

Они специально рассмотрели 118 видов, включая виды, принадлежащие к семейству папоротников Blechnaceae, используя коллекции естественной истории и алгоритмы для оценки эволюции папоротников. В Blechnaceae они обнаружили, что эволюция диморфизма «не является ни ступенчатой, ни необратимой». Фактически, они выявили несколько случаев, когда растения развивали диморфизм, а затем, впоследствии, регрессировали к мономорфизму.

«Почему у папоротников могут быть такие гибкие репродуктивные стратегии?» — размышляет Джейкоб Суисса. «Ответ кроется в том, чего им не хватает: семян, цветов и плодов».

Поскольку у живых папоротников нет семян, они могут изменять, где на их листьях они размещают свои спорообразующие структуры. Это дает им гораздо большую гибкость, то есть они оставляют дверь открытой для возврата к более общим, мономорфным формам, даже после специализации. По сути, это обратная эволюция.

И папоротники — не единственные виды, которые это делают. Например, ящерица Liolaemus, по-видимому, перестроилась на откладывание яиц, хотя ранее она приспособилась рожать живых детенышей.

«В конечном итоге наше исследование подчеркивает фундаментальный урок эволюционной биологии: в эволюции нет «правильного» направления, нет движения к конечной цели. Эволюционные пути больше похожи на запутанные сети, в которых некоторые ветви расходятся, другие сходятся, а некоторые даже замыкаются сами на себя», — заключает Джейкоб Суисса.

Исследование опубликовано в журнале Evolution: International Journal of Organic Evolution.