На волне массового вымирания вроде той, что произошла 445.000.000 лет назад, появилось распространённое мнение о том, что реликтовые виды имеют тенденцию быстрого преобразования (размножения) в новые формы, при этом переживая многих своих конкурентов, сообщает «SciencePlanet».

Но новое исследование показывает, что крошечные морские организмы называемые граптолитами стали быстро развивать новые физические черты после 2-х миллионов лет, как вымерли конкурирующие разновидности.

Это открытие ставит под сомнение идею, что взрывная эволюция быстро следует за массовым вымиранием. В отсутствии конкуренции, общая теория предполагает, что выжившие виды спешат к адаптации, развивая новые физические свойства, чтобы воспользоваться вновь открытой нишей в экосистеме. Но это совсем не то, что обнаружили исследователи в окаменелостях граптолита.

«Мы обнаружили другую, более соответствующую теорию, которая говорит, что можно ожидать эволюционную задержку, как реформу экосистемы и новую форму отношений межразновидностей», — сказал профессор геологии из Буффаловского университета — Чарльз Митчелл, руководящий исследованием.

Исследование даёт представление о том, что возможно новое массовое вымирание из-за человеческих ошибок, таких как вырубка леса, а изменение климата сегодня может повлиять на жизнь на планете Земля.

«Как это может повлиять на планктон? Как это может повлиять на группу организмов в целом?», — спросил ведущий автор газеты, Дэвид В. Бэпст, аспирант Чикагского университета, учащийся у Чарльза Митчелла в качестве студента.

«Общая мотивация этой работы, это понимание того, как исчезновение и эволюция форм взаимосвязаны друг с другом. Окаменелости является единственным местом, где мы можем совершить такого рода эксперименты спустя длительное время», — сказал Бэпст.

Исследования по граптолитам должно появиться в онлайн выпуске «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Среди других членов команды были Петр С. Баллок, Майкл Дж. Мельхин из университета «St. Francis Xavier University» в Новой Шотландии, Дэвид Х. Шитс Canisius из «Canisius College» в Буффало, штат Нью-Йорк, также исследование поддерживали Национальный научный фонд и институт естественных наук и инженерии.

Исследование включает неожиданные результаты: граптолиты являются вымершими зоопланктонами, которые жили в колониях. Поскольку животные развивались быстро и имели широкий географический диапазон, их окаменелости содержат множество информации о том, как разносторонне развивался вид.

В своём исследовании Бэпст, Митчелл и его коллеги изучили две группы граптолитов: неограптины и диплограптины. Каждый вид жил во время Ордовикского массового исчезновения, которое началось приблизительно 445 миллионов лет назад, но выжили только неограптины.

Перед исчезновением разновидность диплограптинов доминировала, превосходя неограптинов. Диплограптины больше изменялись в своей морфологии, создавая множество колоний различных форм.

Диплограптины исчезли после Ордовикского массового исчезновения, а неограптины имели возможность восстановиться в окружающей среде, свободной от конкурентов.

Согласно популярной гипотезе, эти обстоятельства должны были привести к всплеску адаптивной радиации. Другими словами, не имея конкуренции неограптины должны были быстро развиваться, развивая новые физические черты — новую колониальную архитектуру, чтобы использовать в своих интересах экологические ниши, которые однажды заполняли диплограптины.

Но это ещё не то, что обнаружили исследователи.

Поиск причин возникновения эволюционного отставания

Чтобы проверить идею адаптивной радиации, они проанализировали формы колонии 183-х видов неограптинов и диплограптинов, которые жили раньше, во время и после Ордовикского массового исчезновения (неограптины) — в общей сложности 9 миллионов лет истории граптолитов.

Такое огромное количество данных позволило команде отслеживать эволюцию граптолитов с большей точностью, по сравнению с предыдущими исследованиями. То, что обнаружили учёные не похоже на адаптивную радиацию.

Как и ожидалось, почти сразу же после Ордовикского массового исчезновения, начали распространяться новые виды неограптинов. Однако, согласно результатам исследования, эти новые виды имели только небольшие изменения в форме и морфологии, а не взрывные инновации, как предсказывала гипотеза. На самом деле до исчезновения, граптолиты более интенсивно развивали новые физические черты.

«После вымирания, ограниченная морфологическая инновация среди неограптинов продолжалось около 2-х миллионов лет», — сказал Бэпст.

Задержка поддерживает тип эволюции, которая утверждает, что взаимодействие между со-развивающимися видами способствовали укреплению диверсификации. Поскольку на такие отношения, вероятно, потребуется время (развитие в экосистеме восстановления и эволюционная задержка вида) исследования выявили, что это должно было произойти в результате массового вымирания.

Другим возможным объяснением является то, что новоявленные виды граптолитов, возможно, отличались за пределами физических качеств — явление, которое биологи называют неадаптивным излучением. Третье объяснение заключается в том, что граптолиты, возможно, испытали эволюционное отставание в связи с их сложным режимом роста.

Помимо исследования, как существовали неограптины после Ордовикского массового исчезновения, команда также проанализировала, могла ли бы форма колонии дать объяснение, почему неограптины пережили массовое исчезновение, а диплограптины нет. Учёные пришли к заключению, что это было маловероятно. Здесь играют другие факторы, такие как возможные различия в привилегированной среде обитания этих двух групп.