Нові види утворюються дуже швидко, якщо змінюється система розпізнавання статевих партнерів
Конкуренція і інші міжвидові взаємодії можуть стимулювати швидке видоутворення, коли до них приєднується природний відбір, спрямований на вдосконалення механізмів, що забезпечують успішну зустріч шлюбних партнерів в межах одного з видів. До такого висновку прийшли австралійські вчені на підставі вивчення різних природних популяцій одного виду тропічних деревних жаб.
Ще Чарльз Дарвін звернув увагу на те, що в деяких, багатих видами, систематичних групах (пологах, сімействах), найбільш близькоспоріднені види розрізняються перш за все ознаками, пов`язаними з вибором шлюбного партнера і здійсненням спарювання. Це можуть бути як особливості будови статевих органів, так і специфічні сигнали для залучення партнера - наприклад, квакання самця жаби або пахучі речовини (атрактанти), що виділяються самками (а іноді самцями) деяких комах. Якщо в якійсь частині популяції йде відбір на зміну таких ознак, то вона може виявитися репродуктивно ізольованої (іноді кажуть - «сексуально ізольованою») від материнської популяції. Особливо швидко це відбувається тоді, коли гібриди між особинами з відокремилася групи і материнської популяції відрізняються зниженою життєздатністю. Таке наростання ступеня сексуальної ізоляції і, відповідно, прискорення утворення нового виду отримало в англомовній літературі спеціальне найменування - «reinforcement» (що буквально означає «посилення»).
В даний час фахівці в області еволюційної біології інтенсивно вивчають «reinforcement» і часто пов`язують його з таким давно описаним явищем, як «зсув ознак» (character displacement) - Зміна ознаки не у всіх популяцій виду, а тільки у тих, які стикаються з екологічно близькими конкуруючими видами. Так, у двох видів галапагосских в`юрків, що мешкають на різних островах (в умовах Аллопатрія), дзьоби приблизно однакового розміру, але коли ті ж самі види мешкають на одному острові (в умовах симпатрии), то середні розміри їх дзьобів істотно розрізняються, що змушує припустити і наявність відмінностей в споживаної ними їжі. Якщо зміщається при наявності конкурента ознака відповідальний за забезпечення зустрічі з статевим партнером, то це може привести до дуже швидкого видоутворення, оскільки припиняється обмін генами між відгалужується і материнської популяціями.
В журналі "Ecology Letters»Нещодавно з`явилася оглядова стаття двох австралійських дослідників, Конрада Хоскін (Conrad Hoskin) і Меган Хіггі (Megan Higgie), які докладно розбирають яким чином від популяції одного виду за допомогою зміни ознак, що відповідають за шлюбна поведінка, може відокремитися новий вид. Об`єкт їх дослідження - зеленоока деревна жаба (Green-eyed tree frog), Litoria genimaculata (Рис. 1), вид, досить широко поширений у вологих тропічних лісах Австралії і Нової Гвінеї. Там, де безпосередньо проводили роботи, в районі річки Баррон (Barron, північно-східна частина штату Квінсленд, Австралія), існують дві (це доведено молекулярно-генетичними методами) аллопатрических - тобто займають різні території - популяції зеленооких жаб, умовно позначені як «північна» і «південна» (рис. 2). Сформувалися ці популяції, мабуть, колись в плейстоцені, в період більш холодного і посушливого клімату, коли тропічні ліси залишалися тільки у вигляді окремих островів серед відкритого ландшафту.
Пізніше, приблизно 6500 років тому, коли клімат став більш теплим і вологим, а тропічні ліси знову утворили суцільний покрив, зони поширення цих популяцій жаб зімкнулися. Гібриди між ними в прикордонній області можливі, хоча вони характеризуються зниженою життєздатністю. Своєрідна ситуація склалася, проте, на півночі обстеженої території, де в оточенні «північної» популяції виявився невеличкий «анклав», представлений особинами «південної» популяції (на рис. 2 він позначений як iS). Саме в цьому «анклаві» і було виявлено надзвичайно швидке зміщення ознак, що відповідають за зустріч підлог (характеристики призовного крику самців і відповіді самки). В результаті цього зсуву особини цього угруповання втратили здатність до нормального схрещування з особинами материнської (основний «південної» популяції). Як це могло відбуватися, схематично показано на наведених нижче малюнках 3 і 4.
Мал. 3 ілюструє три можливих варіанти еволюційних змін в окремих генетичних лініях популяції: в «південній» (S) І «північної» (N). Кожен гурток відповідає певний спосіб в певний момент часу. Верхня половинка гуртка - це постзіготіческая (наступаюча після запліднення) ізоляція. Якщо для співіснують популяцій ці половинки одного кольору, то гібриди життєздатні, якщо різного - нежиттєздатні. Нижня половинка гуртка відповідає презіготіческой (тобто існуючої ще до запліднення) ізоляції: спарювання особин різних ліній можливо, якщо вони одного кольору, неможливо - якщо різного. Шкала часу (і, відповідно, еволюції) спрямована зверху вниз. Бар`єри, що заважають зустрічі особин різних генетичних ліній, показані чорними вертикальними лініями і позначені словом «Barrier». Червоні горизонтальні стрілки показують можливість контакту особин різних ліній. Чорна тонка стрілка вниз - схрещування особин різних ліній. Червоний хрест показує неможливість гібридизації.
Розглянуто три випадки: a - Класичне алопатрія (поступове накопичення відмінностей в ізольованих один від одного популяціях і втрата здатності до схрещування) - b - Почалося алопатрія завершується «reinforcement» (хоча особини ще здатні паруватися, їх гібриди стерильні або відрізняються зниженою життєздатністю) - c - Почалося алопатрія змінює свій хід через нової системи бар`єрів: популяція «південної» лінії виявляється подразделенной новим бар`єром, при цьому частина її потрапляє по одну сторону бар`єру разом з «північною» лініей- саме в цій частині південної популяції (показана невеликим гуртком з індексом S&rsquo-) Йде відбір, спрямований на те, щоб якомога швидше ізолюватися від «північної» популяції (це можливо за рахунок поведінкових механізмів, що забезпечують зустріч шлюбних партнерів) - при цьому відбір заходить так далеко, що особини нової лінії (S&rsquo-) Втрачають здатність схрещуватися з особами материнської південній лінії (S), Фактично приводячи до утворення нового виду.
На рис. 4. більш докладно проілюстрований якраз варіант зміщення репродуктивних ознак в популяції жаб A в разі проживання поруч з конкуруючим видом. Відбір по репродуктивним ознакам, спрямований на посилення відмінностей від конкурента, призводить до того, що особини даної частини популяції (B) Можуть втратити можливість схрещування з батьківської громадянами та, по суті, дати новий вид. Таким чином, міжвидові взаємодії можуть стимулювати видоутворення в межах одного з видів.
Хоскін і Хіггі в своєму огляді описують і інших типи міжвидових взаємодій, які можуть призводити до зміщення репродуктивних ознак. Це і вплив на популяцію хижаків і паразитів, які знаходять своїх жертв, орієнтуючись на сигнали, що подаються тими для залучення шлюбних партнерів. Це і запилення, коли деякі орхідеї починають утворювати пахучі речовини, що нагадують статеві атрактанти комах-запилювачів, в результаті чого ті «спаровуються» з квітками замість того, щоб паруватися з самками (см. Рис. 5). Відповідно, відбір у комах-запилювачів повинен йти на вироблення відмінностей атрактантів від тих симуляторів, які виробляють орхідеї. Крім цього, автори вказують на можливість зсуву репродуктивних ознак в результаті гніздового паразитизму у птахів (відомого всім на прикладі зозулі), мімікрії (наприклад, наслідування отруйним видам), і навіть конкуренції за «сигнальне простір» (проблема «галасливих сусідів»).
Виявити в природі зміщення репродуктивних ознак одного виду (яке може привести до утворення нового виду), викликане взаємодіями з іншими видами, насправді дуже непросто. І одне з ускладнюють обставин - надзвичайна швидкість цих змін. Результати досліджень австралійських вчених - ще одне підтвердження того, що наша неможливість побачити на власні очі процес видоутворення пов`язана не з тим, що процес цей надзвичайно тривалий (як вважали за часів Дарвіна), а навпаки - дуже швидкий.
