Еволюцію тривалий час трактували як випадковий процес: ознаки видів формуються під впливом мутацій та екологічних подій. Тому значною мірою вона непередбачувана.
Однак міжнародна група вчених під керівництвом дослідників з Єльського та Колумбійського університетів виявила, що в гірських районах, розкиданих по всій території Неотропічного регіону, певна лінія рослин незалежно одна від одної розвивала три схожі типи листя.
Результати дослідження поклали початок розвитку теорії "реплікативної радіації", коли схожі форми еволюціонують незалежно від конкретної локації. Тобто еволюція не завжди є випадковим процесом і може бути передбачена.
Стаття опублікована в журналі Nature Ecology & Evolution.
"Результати дослідження демонструють, наскільки передбачуваною може бути еволюція, коли розвиток організму та природний добір за певних обставин знову і знову призводять до появи одних і тих самих форм", - каже Майкл Донохью, почесний професор екології та еволюційної біології Єльського університету.
"Можливо, еволюційна біологія може стати набагато більш прогностичною наукою, ніж ми собі уявляємо".
Біологи вивчили генетику і морфологію рослин роду Viburnum, квіткових рослин, поширених на південь від Мексики до Центральної і Південної Америки.
Донох'ю вивчав цю ж групу рослин для своєї докторської дисертації в Гарварді 40 років тому. У той час він наводив докази на користь альтернативної теорії, згідно з якою велике, вкрите волосками листя і маленьке гладке листя розвинулися на ранніх етапах еволюції, а потім обидві форми "піддослідної" групи мігрували завдяки птахам. У результаті Viburnum осіли на непов'язаних один з одним гірських хребтах.
Однак нові генетичні аналізи, про які повідомляється в статті, показують, що два різні типи листя розвивалися незалежно, паралельно, у кожному з кількох гірських регіонів.
"Я дійшов неправильного висновку через відсутність відповідних геномних даних", - пояснює Донох'ю.
Команда також виявила, що дуже схожий набір листя розвивався в 9 з 11 досліджених регіонів.
"Винятки" становлять ті набори листя, які "мігрували" зовсім недавно. Наприклад, у горах Болівії відсутнє велике волосисте листя, що зустрічається у вологіших районах з малою кількістю сонячного світла. Особливо це стосується Мексики, Центральної та північної частини Південної Америки.
"Такі рослини з'явилися в Болівії менш ніж мільйон років тому, тому ми прогнозуємо, що з часом великі форми еволюціонують і в Болівії", - пророкує Донохью.
Кілька прикладів повторюваної радіації було знайдено у тварин, наприклад, у ящірок Anolis у Карибському басейні. У цьому випадку один і той самий набір форм тіла, або "ектоморфи", еволюціонували на ізольованих островах.
Тепер, маючи в руках приклад рослин, біологи спробують з'ясувати обставини, за яких можна зробити надійні передбачення еволюційних траєкторій.
"Спільна робота, що триває вже кілька десятиліть, відкрила нову чудову систему для вивчення еволюційної адаптації", - каже Еріка Едвардс, професор екології Єльського університету, співавтор статті.
"Тепер, коли ми встановили закономірність, наше наступне завдання - краще зрозуміти функціональне значення виявлених типів листя та основну генетичну архітектуру, яка забезпечує їхню повторну появу".
