В Индийском океане, в 248 милях (400 км) к северо-западу от Мадагаскара, есть неглубокая лагуна, окруженная кольцом островов. Эти обнажения составляют атолл Альдабра, место, где процветают мангровые заросли и где свободно бродят 100 000 гигантских черепах.
Недавно внимание всего мира привлек другой житель. Железнодорожник Альдабра (Dryolimnas cuvieri aldabranus) - птица размером с курицу, обитающая исключительно на атолле. Это также единственная сохранившаяся островная птица в Индийском океане, которая не летает. Слабые мышцы рук и асимметричные маховые перья удерживают птицу на земле.
Но его предки умели летать. Железнодорожник Альдабра произошел от белогорлого пастушка (Dryolimnas cuvieri), до сих пор живущей птицы, которая часто поднимается в небо. Белогорлые пастушковые обитают на Мадагаскаре и соседних островах. Тысячи лет назад некоторые из этих птиц прилетели на атолл Альдабра.
Тогда, как и сейчас, крупные хищники на атолле были редкостью. Когда угроза хищничества в основном исчезла, потомки птиц постепенно утратили способность летать. То же самое произошло с дронтом, еще одной островной птицей, предки которой отказались от полета.
Полеты - занятие, требующее высокой энергии. Когда нет необходимости улетать от хищников, а добывать пищу можно, просто прогуливаясь по округе, зачем тратить силы? На атолле Альдабра полет стал ненужным для краткосрочного выживания. Таким образом, на протяжении многих поколений изолированная популяция железных дорог породила полностью нелетающих птиц, которых мы знаем сегодня.
Но подождите! Оказывается, есть поразительный поворот сюжета. Судя по всему, описанная нами последовательность событий происходила не раз. Исследование 2019 года предполагает, что летающие, колонизирующие рельсы прибыли на Альдабру и породили нелетающие подвиды в двух разных случаях. Как будто естественный отбор нажал кнопку «перезагрузки».
Ученые называют это явление итеративной эволюцией. Сегодня мы собираемся объяснить, что влечет за собой этот процесс, а что нет.
Разговор об атолле
Биологи из Портсмутского университета Джулиан П. Хьюм и Дэвид Мартилл стали соавторами нового новаторского исследования, опубликованного в Зоологическом журнале Линнеевского общества 8 мая 2019 года.
С тех пор как их статья была опубликована, работа Хьюма и Мартилла получила широкое освещение в прессе. К сожалению, их выводы были неправильно истолкованы. По словам некоторых СМИ, современная железная дорога Альдабра каким-то образом вымерла, а затем воскресла из мертвых. Это не то, что произошло. И так не работает итеративная эволюция.
Фотографы любят атолл Альдабра за его солнечные пляжи и голубую лагуну. Если вы палеонтолог, у островов есть еще одна достопримечательность: богатая летопись окаменелостей, насчитывающая сотни тысяч лет.
На Иль-Пикарде, самом западном острове, в ходе раскопок была обнаружена пара окаменелых костей рук от доисторических рельсов. Геологические подсказки говорят нам, что костям более 136 000 лет.
Похоже, мертвые птицы могли бы использовать хороший страховой полис от наводнения. Судя по распределению морских окаменелостей (например, останков океанических моллюсков), кажется, что за последние 400 000 лет атолл несколько раз полностью погружался под воду. Совсем недавно острова исчезли под волнами примерно от 136 000 до 118 000 лет назад из-за повышения уровня моря. После этого воды отступили, и атолл снова появился.
Повторение, но не воскрешение
И вот тут история принимает неожиданный оборот. Кости рук острова Пикард выглядят почти так же, как те, что мы видим сегодня в живых рельсах Альдабры, которые, как вы помните, не летают. Следовательно, птицы, которым принадлежали эти окаменелости, вероятно, тоже не умели летать.
Так что теоретически, когда атолл затопило, рассматриваемые доисторические рельсы не смогли спастись и были уничтожены. Бедняжки.
Однако на этом сага не закончилась. Как объясняют Хьюм и Мартилл в своей статье, окаменелая кость ноги гораздо более молодого рельса была когда-то извлечена из Гранд-Терре, другого острова атолла. Этому экземпляру всего около 100 000 лет. Следовательно, его владелец жил после того, как уровень моря снова понизился и атолл Альдабра всплыл на поверхность.
В интригующем случае дежавю эта окаменелость очень похожа на аналогичные кости в сегодняшнем нелетающем рельсе Альдабра и рельсе Успения - птице, которая вымерла в 1937 году. (Первоисточники указывают, что она тоже была нелетающей.)
Скорее всего, окаменелость Гранд-Терре принадлежит птице, которая либо не могла летать, либо находилась в процессе потери этой способности. В любом случае, это был вероятный предок современных рельсов Aldabra.
Согласно Хьюму и Мартиллу, мы наблюдаем эволюционную переделку. Нелетающие островитяне, которые вымерли, когда атолл рухнул, произошли от предков высоко парящих рельсов. Как только острова исчезли, а затем вновь появились, эти воздушные скитальцы снова заселили атолл и превратились в совершенно новый, нелетающий подвид, который все еще на свободе сегодня.
История повторилась, громко и ясно. Вкратце это итеративная эволюция.
Остановите меня, если вы слышали это
Итеративная эволюция может быть определена как «повторяющаяся эволюция определенного признака или плана тела от одной и той же наследственной линии в разные моменты времени».
Допустим, есть организм (или близкородственная группа организмов) с довольно консервативным строением, которому удается выжить в течение длительного периода геологического времени. Если несколько групп похожих друг на друга потомков развились независимо - одна за другой - от этого общего предка, это был бы очевидный случай итеративной эволюции.
Возьмем аммонитов. Спиральные родственники кальмаров и наутилусов, аммониты бродили по океанам на протяжении всей эпохи динозавров. Некоторые эксперты считают, что особи с более тонкими панцирями, сжатыми из стороны в сторону, лучше подходили для мелководья с очень быстрыми течениями. С другой стороны, более толстые и тяжелые снаряды прекрасно подходили для глубоководных участков далеко от берега.
Итак, есть свидетельства того, что в некоторых частях мира предки аммонитов с толстым панцирем периодически давали начало потомкам с тонким панцирем, которые вторгались в прибрежные места обитания. Когда уровень моря упал, многие из этих местообитаний исчезли, а ответвления аммонитов вымерли. Но их предки с толстым панцирем упорствовали, и когда океаны снова поднялись, они произвели на свет новое поколение мелководных обитателей с тонкими панцирями.
И это только один пример. Итеративная эволюция может также объяснить повторяющиеся взлеты и падения похожих морских коров за последние 26 миллионов лет. Точно так же морские черепахи, особенно те, рацион которых основан на водорослях, могли пройти тот же процесс в ходе своей эволюционной истории.
Хотя естественный отбор и является мощной силой, он не может возродить вымерший вид. Но когда условия окружающей среды подходящие, по крайней мере, это может дать хорошую имитацию.
Интересно
Атолл Альдабра - действительно уникальная среда. Более 400 видов, в том числе альдабрский рельс, обитают исключительно на этих островах - и больше нигде в мире!