Есть акулы — такие, как изящные рифовые акулы, которых помещают на предупреждающие знаки для пляжей, или торпедообразные большие белые акулы из документальных фильмов — а затем… есть акулы. Акулы, такие как плащеносная акула (Chlamydoselachus anguineus), которая меньше похожа на животное и больше — на окаменелость, случайно забредшую в современный мир со своим угреобразным телом и рядами игольчатых зубов, обнаженных в постоянном оскале. Они не похожи на общую картину, которую люди представляют в уме, когда слышат слово «акула». Вместо этого они выглядят как нечто, что эволюция забыла обновить. Теперь новое исследование предполагает, что это впечатление может быть не так уж далеко от истины.
Ученые долгое время объединяли акул в одну естественную эволюционную группу, подразумевая, что все виды акул имеют общего предка, которого нет у скатов и хвостоколов. Это одно из тех допущений, которые стали основополагающими в школьных кабинетах биологии, музейных экспозициях и дискуссиях об охране природы. Акулы — это акулы. Скаты — это скаты. Просто, верно? Однако новый генетический анализ, опубликованный на сервере препринтов bioRxiv, бросает вызов этому давнему «простому» взгляду. Исследование, проведенное эволюционным биологом и кандидатом наук Чейзом Дораном Браунштейном и американским эволюционным ихтиологом доктором Томасом Дж. Ниром из Йельского университета, изучило геномы 48 видов хрящевых рыб (включая акул, скатов, хвостоколов и химер), чтобы реконструировать эволюционное семейное древо одной из древнейших групп позвоночных на Земле.
Вместо этого они обнаружили научную головную боль, потому что в зависимости от того, какие участки генома они анализировали, эволюционное древо меняло свою форму. Гены, кодирующие белки, участки ДНК, содержащие инструкции для построения белков, подтверждали традиционную идею о том, что акулы образуют свою собственную исключительную ветвь на древе жизни. Но другой тип геномных данных, называемый ультраконсервативными элементами, рассказал иную историю; эти последовательности показали, что гексанхообразные (Hexanchiformes), группа, включающая плащеносных акул и коровьих акул, отделились рано и на самом деле могут представлять собой сестринскую линию по отношению ко всем остальным акулам, скатам и хвостоколам. Другими словами: некоторые акулы могут быть менее близкородственны другим акулам, чем считалось ранее.
Это звучит как малоизвестный таксономический забавный факт, который можно вытащить только во время викторины в пабе, пока не осознаешь, насколько глубоко он врезается в наше понимание эволюции позвоночных. Ведь хрящевые рыбы, известные под общим названием Chondrichthyes, существуют по меньшей мере 439 миллионов лет. Они эволюционировали до того, как деревья заселили сушу.
До динозавров.
До цветов.
Они — одна из древнейших сохранившихся ветвей челюстных позвоночных, живущих сегодня. А челюсти важны, потому что их эволюция преобразила жизнь на Земле. Они позволили животным хватать, давить, резать и манипулировать пищей совершенно новыми способами. Предки акул и скатов были одними из первых позвоночных, экспериментировавших с этими новшествами, так что если ученые неправильно понимали родственные связи этих животных, это может фундаментально изменить то, как исследователи интерпретируют эволюцию челюстей, планов строения тела, репродуктивных стратегий и даже размера генома!
Образец плащеносной акулы в музее.
Гексанхообразные в целом — особенно интригующая группа животных, поскольку они сохраняют анатомические черты, считающиеся «древними». Например, у большинства акул есть пять жаберных щелей, в то время как у плащеносных и коровьих акул их шесть или семь. Их челюстной подвес также напоминает более древние состояния позвоночных, наблюдаемые у ископаемых видов. На протяжении десятилетий ученые спорили, были ли эти характеристики примитивными пережитками или более поздними эволюционными реверсиями, и это новое исследование склоняется к первому объяснению. Эти акулы могут действительно представлять собой очень старую ветвь семейного древа пластиножаберных! Эта возможность полностью переосмысливает этих акул, превращая их из эволюционных курьезов в настоящие живые порталы в далекое прошлое нашей планеты.
Но не все убеждены, что это так. Некоторые эволюционные биологи предостерегают от отношения к геномным данным как к высшему авторитету, и доктор Гэвин Нейлор из Музея естественной истории Флориды (который не участвовал в этом исследовании) сказал Ивену Кэллоуэю из Nature: «Люди почитают информацию о последовательностях больше, чем следует». Чрезмерная опора на данные последовательностей может создать слепые зоны, особенно при изучении линий, разделенных сотнями миллионов лет, поскольку изменения ДНК накапливаются, исчезают и иногда сходятся независимо. Так что да, исследование не дает четкого ответа, но оно обнажает неопределенность в сюжетной линии, которую мы рассказывали уже довольно долгое время. Хотя мы можем представлять науку как процесс постепенной замены неверных идей правильными, настоящий научный метод обычно более запутан. Новые технологии открывают двери, которые старые методы не могли открыть, но это означает, что они также вносят свежие противоречия. Даже исследователи, участвовавшие в этой новой работе, признают, что корень семейного древа акул остается «сложной филогенетической проблемой». Перевод: эволюция произошла очень давно, и доказательства удручающе неполны.
Люди любят категории. Мы жаждем четких границ вокруг вещей. Акула. Скат. Рыба. Млекопитающее. Однако эволюция иногда любит разветвляться, перекрываться и оставлять после себя некоторых… странных… выживших из древних экспериментов, которые она проводила в свое время. И это захватывающе, потому что, как сказал Браунштейн Nature: «Акулы хранят больше эволюционной истории, чем любая другая линия позвоночных. Нам нужно хорошее древо, чтобы понять, что мы рискуем потерять». Если древние линии, такие как гексанхообразные, действительно находятся у основания семейного древа акул, их потеря из-за перелова или разрушения среды обитания сотрет непропорционально глубокое эволюционное наследие. Хотя хрящевые рыбы пережили последние пять вымираний, с которыми столкнулась наша планета, более трети видов акул и скатов находятся под угрозой исчезновения из-за перелова, потери среды обитания и изменения климата. И многие глубоководные виды, включая шестижаберных и плащеносных акул, остаются малоизученными, несмотря на их потенциальную эволюционную важность.
Так что же произойдет, если будущие исследования подтвердят, что некоторые акулы на самом деле не являются «настоящими акулами» в том смысле, который когда-то вкладывали ученые? Честно говоря, в повседневной жизни — вероятно, не так много. Вряд ли аквариумы за одну ночь демонтируют экспозиции, или обычный человек начнет называть некоторые виды «ложными акулами». Но в биологии переопределение родственных связей меняет вопросы, которые ученые задают об анатомии, генетике и экологии. Это повлияет на то, как мы интерпретируем окаменелости и реконструируем древние экосистемы. Где-то в глубинах океана плащеносная акула не подозревает, что она, возможно, только что усложнила 439 миллионов лет эволюционных предположений. Упс.
Эта статья была первоначально опубликована на Forbes.com