Большинство видов на Земле появилось в результате взрывных всплесков эволюции

Биоразнообразие распределено неравномерно — большинство видов принадлежит к нескольким группам, которые быстро расширились, часто благодаря таким инновациям, как цветы или полёт. Credit: Shutterstock

Британский эволюционный биолог Дж. Б. С. Холдейн как-то пошутил, что у любого божественного существа, очевидно, была «чрезмерная любовь к жукам». Эта шутка передавала важную истину: «древо жизни» — генеалогическое древо всех видов, ныне живущих или вымерших — очень неравномерно. В одних местах оно напоминает густые заросли коротких веточек, в других — лишь редкие, но длинные ветви. Некоторые группы явно доминируют: как отмечал Холдейн, более 40% ныне живущих насекомых — это жуки, 60% птиц — воробьинообразные, а более 85% растений — цветковые.

Но является ли такая концентрация видов в рамках нескольких исключительно крупных групп универсальным явлением для жизни на Земле? Этот вопрос, важный для понимания эволюции и экологии, долгое время был предметом споров среди биологов. Однако до недавнего времени на него было трудно ответить из-за слабого знания общего числа существующих видов, их эволюционных взаимосвязей и возраста каждой группы. Теперь учёные из США дали ответ, опубликованный в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.

«Здесь мы впервые показываем, что большинство ныне живущих видов действительно принадлежит к ограниченному числу быстрых радиаций: то есть они образуют группы со многими видами, которые эволюционировали за относительно короткий период времени», — сказал доктор Джон Дж. Винс, профессор Университета Аризоны.

Учёные проанализировали распределение видового богатства и скорости диверсификации по «кладам» — группам видов, каждый из которых произошёл от одного предка, таким как типы, классы или семейства. Они сделали это для наземных растений, насекомых, позвоночных, всех животных и всех видов жизни в целом.

Результаты были ясными и последовательными: независимо от иерархического уровня или группы организмов, большинство существующих видов оказалось сосредоточено в нескольких непропорционально крупных кладах с более высокой, чем в среднем, скоростью диверсификации.

«Быстрые радиации» видов, как полагают, происходят, когда открывается новая экологическая ниша. Например, когда стайка вьюрковых птиц расселилась из Центральной Америки на девственную территорию Галапагосских островов примерно 2,5 миллиона лет назад, чтобы дать начало знаменитым дарвиновским вьюркам. Или когда эволюционное новшество, такое как машущий полёт, спровоцировало радиацию летучих мышей 50 миллионов лет назад.

«Наши результаты подразумевают, что большая часть разнообразия жизни объясняется такими относительно быстрыми радиациями. Мы также предполагаем ключевые черты, которые могут объяснить эти быстрые радиации, основываясь на наших результатах и результатах более ранних исследований», — сказал Винс.

К таким чертам относятся многоклеточность у растений, животных и грибов; выход на сушу и переход на растительную диету у членистоногих; появление цветков и опыление насекомыми у цветковых растений.

Однако одно «известное неизвестное» остаётся: распределение видов в царстве бактерий. Науке известно около 10 000 видов бактерий, но текущие оценки их истинного числа варьируются от миллионов до триллионов. Происхождение бактерий датируется 3,5 миллиардами лет назад, поэтому общая скорость их диверсификации на самом деле довольно низка.

ИИ: Это исследование подчёркивает, что эволюция — это не всегда медленный и равномерный процесс. Ключевые инновации и освоение новых экологических ниш могут приводить к настоящим «взрывам» биоразнообразия, которые и формируют большую часть современной жизни на планете. Особенно интересно, что эта закономерность сохраняется на разных уровнях биологической классификации.