NEE: межвидовая конкуренция привела к «причудливой» модели эволюции
Конкуренция между видами сыграла важную роль в взлете и падении гомининов и привела к «причудливой» модели эволюции линии Homo, согласно новому исследованию Кембриджского университета, которое пересматривает даты начала и конца жизни многих наших ранних предков.
Традиционно климат считается ответственным за появление и исчезновение видов гомининов. Однако известно, что у большинства позвоночных межвидовая конкуренция играет важную роль.
Теперь исследования впервые показывают, что конкуренция была фундаментальной для «видообразования» — скорости появления новых видов — на протяжении пяти миллионов лет эволюции гомининов.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Ecology & Evolution, также предполагает, что модель видообразования нашей собственной линии почти не похожа ни на что другое.
«Мы игнорировали то, как конкуренция между видами сформировала наше собственное эволюционное древо», — сказала ведущий автор исследования Лаура ван Гольштейн из Кембриджского университета. «Влияние климата на виды гомининов — это только часть истории».
У других позвоночных виды формируются для заполнения экологических «ниш», говорит ван Гольштейн. Взять, к примеру, зябликов Дарвина: у некоторых развились большие клювы для раскалывания орехов, в то время как у других развились маленькие клювы для питания определенными насекомыми. Когда каждая ресурсная ниша заполняется, начинается конкуренция, поэтому новые вьюрки не появляются, а вымирание берет верх.
Ван Гольштейн использовала байесовское моделирование и филогенетический анализ, чтобы показать, что, как и другие позвоночные, большинство видов гомининов сформировались, когда конкуренция за ресурсы или пространство была низкой.
«То, что мы наблюдаем у многих ранних гомининов, похоже на всех других млекопитающих. Скорость видообразования увеличивается, а затем выравнивается, после чего темпы вымирания начинают увеличиваться. Это говорит о том, что межвидовая конкуренция была основным эволюционным фактором», - объясняет она.
Однако, когда ван Гольштейн проанализировала нашу собственную группу Homo, результаты оказались «странными».
Что касается линии Homo, которая привела к появлению современных людей, то закономерности эволюции позволяют предположить, что конкуренция между видами на самом деле привела к появлению еще большего количества новых видов — полная противоположность тенденции, наблюдаемой почти у всех других позвоночных.
Чем больше было видов Homo, тем выше была скорость видообразования. Поэтому, когда эти ниши были заполнены, что-то заставило появиться еще больше видов. Это почти беспрецедентно в эволюционной науке.
Ближайшее сравнение, которое удалось найти, было у видов жуков, живущих на островах, где замкнутые экосистемы могут порождать необычные эволюционные тенденции.
«Схемы эволюции, которые мы наблюдаем у видов Homo, которые непосредственно привели к современному человеку, ближе к эволюции островных жуков, чем у других приматов или даже любого другого млекопитающего», - говорит она.
В последние десятилетия было открыто несколько новых видов гомининов, от Australopithecus sediba до Homo floresiensis. Ван Гольштейн создала новую базу данных «вхождений» в летописи окаменелостей гомининов: каждый раз находила и датировала образец вида, всего около 385.
Окаменелости могут быть ненадежным показателем продолжительности жизни видов. «Самое раннее ископаемое, которое мы найдем, не будет самым ранним представителем вида», — сказала ван Гольштейн. «Насколько хорошо организм окаменевает, зависит от геологии и климатических условий: жарко, сухо или влажно. Поскольку исследовательские усилия сосредоточены в определенных частях мира, мы вполне могли пропустить более молодые или старые окаменелости вида как результат».
Ван Гольштейн использовал моделирование данных для решения этой проблемы и учитывал вероятную численность каждого вида в начале и конце их существования, а также факторы окружающей среды, влияющие на окаменелость, чтобы определить новые даты начала и окончания для большинства известных видов гомининов (17 в общий).
Она обнаружила, что некоторые виды, которые, как считается, развились посредством «анагенеза» — когда один медленно превращается в другой, но родословная не разделяется, — возможно, на самом деле «почковались»: когда новый вид отделяется от существующего. (Например, считалось, что вид гомининов Australopithecus afarensis произошел в результате анагенеза от Australopithecus anamensis. Однако новое моделирование данных предполагает, что они перекрывались примерно на полмиллиона лет.)
Это означало, что сосуществовали и, возможно, конкурировали еще несколько видов гомининов, чем предполагалось ранее.
В то время как ранние виды гомининов, такие как парантропы, вероятно, эволюционировали физиологически, чтобы расширить свою нишу – например, адаптируя зубы для добычи новых типов пищи – движущей силой совершенно иной модели поведения в нашем собственном роде Homo вполне могли быть технологии.
«Применение каменных орудий, огня или интенсивных методов охоты — это чрезвычайно гибкое поведение. Вид, который может их использовать, может быстро занять новые ниши, и ему не нужно выживать в течение длительного периода времени, развивая новые структуры тела», — сказала ван Гольштейн.
Она утверждает, что способность использовать технологии для обобщения и быстрого выхода за пределы экологических ниш, которые вынуждают другие виды конкурировать за среду обитания и ресурсы, может быть причиной экспоненциального увеличения числа видов Homo, обнаруженных в последнем исследовании.
Но это также привело к появлению Homo sapiens — абсолютных генерализаторов. А конкуренция с чрезвычайно гибким универсалом практически в каждой экологической нише, возможно, способствовала исчезновению всех других видов Homo.
«Эти результаты показывают, что, хотя конкуренция традиционно игнорировалась, она играла важную роль в эволюции человека в целом. Возможно, самое интересное то, что в нашем собственном роде она играла роль, отличную от той, которую играла роль в любой другой линии позвоночных, известной до сих пор», — резюмировала ван Гольштейн.