13.09.2013

Ученые объяснили «дилемму Дарвина» — невероятно быстрый ход эволюции в кембрийском периоде (541–485 млн лет назад)

Исследователи наконец-то смогли предложить решение «дилеммы Дарвина» — вопроса о том, как можно объяснить невероятно быстрый ход эволюции живых организмов в кембрийском периоде.

Кембрий – геологический период, с которого началась палеозойская эра, продолжавшийся около 56 млн лет (временные рамки датируются 541–485 млн лет назад). Кембрий — время возникновения и развития трилобитов (морских членистоногих животных), в начале этого периода появились практически все обладающие скелетами типы животных, известные в наше время.

«Дилемма Дарвина» — понятие, обозначающее резкий взрыв развития жизни в кембрийском периоде. Чарльз Дарвин писал, что внезапное появление большого количества разнообразных многоклеточных организмов не согласуется с теорией естественного отбора и последующим эволюционным развитием. И действительно, понадобилось 2,5 млрд лет, чтобы простейшие клетки превратились в эукариотные, и еще 700 млн лет для появления первых многоклеточных организмов.

А затем, в начале кембрийского периода (540–520 млн лет назад), мир внезапно оказался населен огромным количеством разнообразных многоклеточных животных.

Группа ученых из Австралии и Великобритании под руководством Майкла Ли (университет Аделаиды) решила выяснить, почему произошел кембрийский эволюционный взрыв. С результатами работы исследователей можно ознакомиться в журнале Current Biology.

В качестве объектов изучения исследователи выбрали представителей членистоногих животных (включают ракообразных, насекомых, паукообразных и многоножек). По количеству видов (80% от общего числа) и распространенности членистоногие являются самой процветающей группой живых организмов. Группа Майкла Ли использовала следующие данные: 395 фенотипических характеристик и данные ДНК (62 кодирующих белок гена) ныне живущих членистоногих и их ископаемые останки. В ходе исследования применялся метод молекулярных часов, с помощью которого можно выяснить, когда произошли основные филогенетические события в развитии организма.

Результаты исследования показали, что скорость эволюции животных в кембрийском периоде была в 4–5,5 раз быстрее обычной. Наиболее стремительно развивались следующие типы организмов: Arthropoda (в 10 раз быстрее обычного процесса), Pancrustacea (в 10 раз) и Mandibulata (в 12 раз), при этом генетические и морфологические изменения организмов происходили абсолютно параллельно.

Основные процессы разделения и развития произошли за 40 млн лет.

Майкл Ли уверен: невозможность подобного эволюционного взрыва без какого бы то ни было «подготовительного периода» — лишь кажущаяся. Эволюция шла умеренно ускоренными темпами, и это не является чем-то уникальным: направленный отбор может повышать скорость эволюционных изменений даже в генетически замкнутых популяциях.

Скорее всего, стимулом к ускорению развития живых организмов послужили изменения условий окружающей среды. Появление новых ландшафтов, меняющиеся климатические условия — все это раскрыло латентные эволюционные возможности животных.

Более того, организмы начинали осваивать новые для себя территории: в качества примера Майкл Ли приводит заселение островов, переход животных в другую среду (змеи, живущие в воде) и т. д.

Таким образом, ученые больше не считают «дилемму Дарвина» неразрешимой. Хотя ускорение эволюционных процессов и было не совсем обычным явлением, оно не является необъяснимым. Животные просто стремились заполнить новые ниши, открывающиеся для их жизни в природе.

Яна Хлюстова

Источники:

1. Газета.Ru