Эволюция долгое время рассматривалась как довольно случайный процесс, в котором черты видов формируются в результате случайных мутаций и событий окружающей среды, и поэтому в значительной степени непредсказуемы.
Но международная группа ученых во главе с исследователями из Йельского и Колумбийского университетов обнаружила, что в горных районах, разбросанных по неотропикам, одна и та же линия растений независимо раз за разом независимо развивала три похожих типа листьев.
Полученные результаты предоставили первые примеры у растений явления, известного как «реплицированное излучение», при котором сходные формы многократно развиваются в разных регионах, что позволяет предположить, что эволюция не всегда является таким случайным процессом, но ее можно предсказать.
Исследование опубликовано 18 июля в журнале Nature Ecology & Evolution.
Для исследования исследовательская группа изучила генетику и морфологию линии растений Viburnum , рода цветковых растений, которые начали распространяться на юг из Мексики в Центральную и Южную Америку около 10 миллионов лет назад. Донохью изучал эту же группу растений для своей докторской диссертации. диссертацию в Гарварде 40 лет назад. В то время он выступал в поддержку альтернативной теории, согласно которой крупные, покрытые волосками листья и маленькие гладкие листья развились в начале эволюции группы, а затем обе формы мигрировали по отдельности, рассеиваясь птицами, через различные горные хребты.
Однако новый генетический анализ, о котором сообщается в статье, показывает, что два разных типа листьев развивались независимо, параллельно в каждом из ряда горных регионов.
Команда обнаружила, что очень похожий набор типов листьев развился в девяти из 11 исследованных регионов. Тем не менее, полный набор типов листьев, возможно, еще не сформировался в местах, куда калина мигрировала совсем недавно. Например, в горах Боливии отсутствуют крупные опушенные листья, которые можно найти в других более влажных районах с небольшим количеством солнечного света в туманных лесах Мексики, Центральной Америки и северной части Южной Америки.
Несколько примеров повторяющейся радиации были обнаружены у животных, таких как ящерицы Anolis в Карибском бассейне. В этом случае один и тот же набор форм тела, или «эктоморфы», развивался независимо на нескольких разных островах. Имея в руках пример с растениями, биологи-эволюционисты попытаются обнаружить общие обстоятельства, при которых можно делать надежные предсказания об эволюционных траекториях.
«Эта совместная работа, продолжавшаяся десятилетия, выявила замечательную новую систему изучения эволюционной адаптации», — сказала Эрика Эдвардс, профессор экологии и эволюционной биологии Йельского университета и соавтор статьи. «Теперь, когда мы установили закономерность, наша следующая задача — лучше понять функциональное значение этих типов листьев и лежащую в их основе генетическую архитектуру, которая обеспечивает их повторное появление».
Эдвардс и Дерен Итон из Колумбии являются соавторами статьи.