Ленивцы: как два разных животных стали так похожи?

Ленивцы и гуппи, казалось бы, имеют мало общего, но оба могут помочь лучше понять фундаментальный процесс эволюции — конвергенцию.

Современные ленивцы — последние представители группы, существовавшей не менее 30 миллионов лет. Их вымершие наземные родственники были гигантами, но исчезли около 10 000 лет назад. Два современных типа ленивцев — двупалые и трёхпалые — независимо друг от друга адаптировались к жизни на деревьях после того, как их последний общий наземный предок жил около 30 млн лет назад. Это пример конвергентной эволюции.

Физические различия, такие как разное количество пальцев и крепление мышц, указывают на разные эволюционные пути к сходному древесному образу жизни. Трёхпалые ленивцы (Bradypus) первыми перешли к жизни на деревьях, позже за ними последовали предки двупалых (Choloepus). Сегодня существует шесть видов: два двупалых и четыре трёхпалых.

В проекте CONVGENOMS учёные секвенируют геном двупалого ленивца (Choloepus didactylus), чтобы создать эталон для сравнения. В дальнейшем они планируют секвенировать геномы трёхпалых ленивцев и, совместно с исследователями вымерших видов, найти гены, ответственные за адаптацию к древесной жизни. Это позволит понять, использовали ли разные линии ленивцев одни и те же гены и метаболические пути для конвергенции.

Параллельно в проекте GUPPYCon изучается конвергентная эволюция в действии на примере гуппи с острова Тринидад. Водопады в реках создают барьеры: хищники остаются в нижних водоёмах, а гуппи заселяют безопасные верхние. В этих изолированных «убежищах» у рыб независимо развиваются сходные черты: больший размер, яркая окраска, позднее созревание, меньшее, но более крупное потомство и менее пугливое поведение.

Эксперименты по переселению гуппи из опасных водоёмов в безопасные показывают, что адаптация к жизни без хищников происходит очень быстро — всего за 4 года (~12 поколений). Учёные изучают геномы 14 популяций, в том числе четырёх, искусственно переселённых в безопасные условия в разное время (с 1950-х по 2008 год). Цель — выяснить, используют ли разные популяции для адаптации одни и те же гены или разные пути.

«Конвергентная эволюция — один из лучших примеров естественного отбора. Если один и тот же признак отбирается снова и снова, он должен быть адаптивным. Но это также говорит нам об ограничениях эволюции», — говорит доктор Бонни Фрейзер.

Исследования ленивцев и гуппи помогают понять, как естественный отбор формирует сходные черты у разных видов и какие генетические механизмы лежат в основе этого процесса.