У шведских морских улиток наблюдается быстрая эволюция всего за 3 года

Ученые наблюдали, как популяция морских улиток эволюционировала всего за несколько лет. Наряду с документированием яркого примера «быстрой эволюции», исследователи смогли успешно предсказать, как улитки изменятся в начале 30-летнего эксперимента, что свидетельствует о том, что эволюционные изменения не всегда столь непредсказуемы, как может показаться. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

История начинается в 1988 году, когда агрессивное цветение токсичных водорослей уничтожило популяции морских улиток, известных как Littorina saxatilis, живущих вдоль скалистых берегов архипелага Костер в Швеции. Популяции улиток на некоторых крупных островах смогли восстановиться всего за несколько лет, но они не смогли восстановиться среди некоторых более мелких скалистых островов, известных как шхеры.  

Чтобы восстановить утраченную популяцию, морской эколог из Гетеборгского университета в 1992 году начал медленно реинтродукцию улиток L. saxatilis в их небольшие шхерные места обитания. В течение следующих 30 лет они пристально следили за популяциями и наблюдали, как они меняются.

Также известный как барвинок шершавый,  L. saxatilis — это распространенный вид морских улиток, встречающийся по всему побережью Северной Атлантики, с большой степенью изменчивости. В зависимости от окружающей среды улитки будут демонстрировать различные черты, включая размер, форму раковины, цвет раковины и поведение.

Шведский архипелаг Костер является домом для двух основных экотипов морской системы: некоторые из них развили толстые и бесформенные панцири, чтобы справиться с угрозой голодных крабов, в то время как другие развили более мелкие и легкие панцири с узорами, которые помогают им прилипать к камням во время ударов волн.

Реинтродуцированные улитки принадлежали к экотипу Crab, хотя на их шхерах на самом деле было не так много крабов, но было много сильных волн. Как и ожидали исследователи, раковина популяции улиток сместилась, чтобы больше походить на экотип Wave всего за несколько поколений, отражая распространение генетических вариантов, которые улучшают выживаемость в волнистых средах.

«Мы обнаружили, что улитки не такие медлительные, как вы могли бы подумать. Шершавые барвинки, которых мы изучали, могли быстро менять свои физические характеристики, такие как размер и форму раковины», — сказал соавтор исследования Шон Станковски из Университета Сассекса.

«Вместо того, чтобы просто измерять изменения в признаках, мы также изучали ДНК улиток, которая содержит инструкции, необходимые для создания этих адаптаций. Мы смогли использовать информацию из других популяций, чтобы довольно точно предсказать, как будут развиваться последовательности ДНК. Это исследование проводилось в течение 30 лет, но большинство изменений, которые мы наблюдали, были достигнуты в течение первых трех лет», — добавил он.

Примечательно, что эти черты у улиток не развились полностью с нуля, поскольку большая часть ДНК уже присутствовала в мощном генофонде популяции.

«Часть генетического разнообразия уже присутствовала в исходной популяции крабов, но с низкой распространенностью. Это связано с тем, что вид в недавнем прошлом переживал схожие условия. Доступ улиток к большому генофонду обусловил эту быструю эволюцию», — пояснила соавтор исследования Аня Мари Вестрам из Университета Норд.

Тем не менее, это все еще очень хороший пример эволюционных изменений . Эволюция не обязательно подразумевает развитие новых черт или новых видов (хотя это, безусловно, может произойти, если будет накоплено достаточно изменений). С биологической точки зрения, термин «эволюция» просто объясняет, как такие силы, как естественный отбор и генетический дрейф, могут привести к тому, что определенные характеристики станут более или менее распространенными в популяции на протяжении последовательных поколений.

Иногда эти изменения могут длиться столетиями, приводя к глубоким изменениям в течение длительного периода. С другой стороны, как показывает это новое исследование, заметные изменения могут также проявиться всего за несколько лет.

«История Земли показывает, что когда окружающая среда меняется, эволюция находит способ поддерживать жизнь — невероятно, какие экологические проблемы она способна решать. Это исследование — всего лишь один пример того, как организмы могут развиваться с такой скоростью, и мы с нетерпением ждем, какие еще наблюдения можно будет сделать в будущем. Многие люди думают, что нельзя наблюдать эволюцию, но мы, безусловно, можем, она происходит вокруг нас», — сказал Станковски.