Ученые выяснили, что бесполое размножение сдерживало эволюцию

Исследователи из Кембриджского университета под руководством доктора Эмили Митчелл обнаружили, что бесполое размножение первых животных на Земле на протяжении миллионов лет сдерживало эволюционное разнообразие, ограничивая конкуренцию между видами. Результаты этой работы, опубликованные в журнале Nature Ecology & Evolution, показывают, что только усиление стресса и конкуренции за ресурсы привело к развитию полового размножения, которое резко ускорило темпы эволюции и объясняет давнюю загадку палеонтологии о затянувшемся «эволюционном застое» после появления первых многоклеточных животных.

Коллектив ученых из Кембриджа изучил окаменелости древнейших известных животных возрастом 574 миллиона лет, относящихся к эдиакарскому периоду. В то время жизнь на планете только начинала свой резкий скачок после миллиардов лет господства микробов. Среди этих существ были такие формы, как Fractofusus, которые достигали двух метров в высоту, но больше напоминали папоротники, чем привычных нам животных: у них отсутствовали рот, органы и средства передвижения, а питательные вещества они поглощали прямо из воды.

Исследователи ранее установили, что эти организмы размножались бесполым путем, выпуская клоны через столоны или побеги — подобно современным земляничным растениям. В спокойных и богатых питательными веществами глубоких водах эдиакарского периода такая стратегия обеспечивала процветание: особи, связанные друг с другом, могли делиться ресурсами и не конкурировать между собой.

Как отмечают ученые, жизнь тогда была довольно простой и легкой, поэтому потребность в сексе и изменениях практически отсутствовала. Однако в палеонтологической летописи сохранилась загадка: после первоначального появления животные почти не менялись миллионы лет, и лишь вторая волна диверсификации дала мощный толчок эволюции.

Чтобы разобраться в этой проблеме, исследователи применили комбинацию лазерного сканирования, пространственного анализа и искусственного интеллекта при изучении ископаемых из Мистейкен-Пойнт в Ньюфаундленде, одного из богатейших месторождений эдиакарской фауны.

С помощью компьютерного моделирования и метода приближенного байесовского вычисления, управляемого простой нейронной сетью, они показали, что именно ограниченное распространение, связанное с бесполым размножением столонами, объясняет малое число видов в ранних сообществах.

Но по мере того как жизнь распространялась из глубоких океанических вод в более мелкие и нестабильные зоны, животные сталкивались с новыми стрессорами: приливы, штормы, колебания температуры и уровня питательных веществ. Резкие изменения среды усиливали конкуренцию за ресурсы, что, по словам ученых, буквально «убивало популяции несколько раз в году».

В ответ на этот стресс произошел сдвиг в сторону полового размножения, которое обеспечило большее генетическое разнообразие и позволило животным активнее расселяться на новые территории. Это, в свою очередь, вызвало эдиакарскую «вторую волну» эволюционного разнообразия, процесс, который еще больше ускорился в кембрийском периоде, когда животные обрели подвижность.

В результате работа ученых показала, что именно переход от бесполого размножения к половому, вызванный экологическим стрессом и усилением конкуренции, стал ключевым триггером, который прервал многомиллионный эволюционный застой и запустил ускоренное видообразование у древнейших животных Земли.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях