В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, соавторы Эндрю Дж. Конит, научный сотрудник отдела биологии Университета Массачусетса в Амхерсте, и Крейг Альбертсон, профессор биологии Университета Массачусетса в Амхерсте, сосредотачиваются на челюстях цихлид, которые примечательны тем, что у них есть два набора из них.
«Вспомните фильм« Чужой », – спрашивает Конит, – когда инопланетянин собирается съесть персонажа Сигурни Уивер? Он открывает рот и выходит второй набор челюстей.
Перенесемся на двадцать лет вперед, и вот я изучаю животных, у которых челюсти в горле."
К счастью, цихлиды не едят людей, но благодаря парным парам челюстей они являются феноменально успешной группой рыб с эволюционной точки зрения.
В одном только озере Малави за последние 1-2 миллиона лет появилось более 1000 различных видов цихлид. Один набор челюстей, оральная челюсть, похож на нашу, и его роль заключается в захвате пищи. Но у цихлид, как и у Ксеноморфа из «Чужого», есть второй набор челюстей, более глубокий в их горле, который предназначен для обработки пищи после того, как она была захвачена первым набором.
Наличие двух пар челюстей означает, что каждая челюсть может специализироваться на определенной роли, что должно повысить их эффективность кормления и сделать их более успешными в эволюции.
Учитывая успех цихлид, понимание эволюции этих двух челюстей стало важным направлением исследований для биологов. «Мы пытаемся лучше понять происхождение и сохранение биоразнообразия», – говорит Альбертсон. Исследователи долгое время считали, что два набора челюстей эволюционно разделены и могут развиваться независимо друг от друга, раздвигая границы морфологической эволюции. Однако Конит и Альбертсон продемонстрировали, что такое разделение, по-видимому, не применимо к цихлидам, опровергнув предположение четвертьвековой давности. «Мы обнаружили, что не только эволюция двух наборов челюстей связана, но и то, что они связаны на нескольких уровнях, от генетического до эволюционного», – говорит Альбертсон
Эти открытия – значительный шаг вперед в лучшем понимании того, как работает эволюция. Например, многие модели эволюции предполагают, что организмы состоят из повторяющихся единиц – пальцев на руке или зубов во рту – и что эти отдельные единицы эволюционируют независимо друг от друга. «Считается, что именно эта« модульность »организмов способствует эволюционному процессу», – отмечает Альбертсон.
Обычно считается, что у связанных систем отсутствует эволюционный потенциал. «Они просто не могут развиваться во многих измерениях», – говорит Конит.
Это называется эволюционным ограничением и играет важную роль в формировании биоразнообразия. Ограничения определяют, какие структуры тела возможны.
Примечательно, что это ограничение, по-видимому, является ключом к успеху цихлид, способствуя быстрым изменениям формы челюстей и экологии кормления, что, вероятно, будет преимуществом в динамичной и изменчивой среде, такой как Восточноафриканская рифтовая долина, где находится озеро Малави. расположена. «Ограничение на самом деле способствует эволюции цихлид, а не препятствует ей», – говорит Конит.
«Это говорит нам о том, что нам нужно переосмыслить основы эволюционных механизмов», – говорит Альбертсон. "Возможно, ограничения играют более важную роль в эволюционном успехе видов во всем мире."