Новое исследование Университета Канзаса может раскрыть загадку «процесса старения» видов или того, как меняется риск вымирания вида после его появления на сцене.

В течение многих лет биологи-эволюционисты считали, что старые виды не имеют никаких реальных преимуществ перед более молодыми в предотвращении вымирания — идея, известная среди исследователей как «теория Красной Королевы».

«Теория Красной Королевы заключается в том, что виды должны продолжать бежать, просто чтобы оставаться на месте, как персонаж из книги Льюиса Кэрролла «Зазеркалье», — сказал ведущий автор Джеймс Солсбери, постдокторант кафедры экологии и эволюционной биологии КУ. «Эта идея была превращена в своего рода экологическую теорию в 1970-х годах в попытке объяснить наблюдение о том, что риск вымирания, похоже, не меняется в течение жизни видов».

Однако годы не пощадили эту теорию.

«В самых ранних исследованиях этого явления виды всех возрастов, казалось, вымирали примерно с одинаковой скоростью, возможно, просто из-за относительной грубости данных, доступных в то время», — сказал Солсбери. «Это имело смысл в рамках модели Красной Королевы, где виды постоянно конкурируют с другими видами, которые также адаптируются вместе с ними».

Но по мере того, как все больше данных было собрано и проанализировано более сложными способами, ученые все чаще находили опровержения теории Красной Королевы.

«Ученые продолжали находить случаи, когда молодые виды особенно подвержены риску исчезновения», — сказал Солсбери. «Итак, у нас образовался теоретический вакуум — куча аномальных наблюдений и отсутствие единого способа их понимания».

Но теперь Солсбери возглавил исследование, опубликованное в Трудах Национальной академии наук , которое может раскрыть эту загадку. Солсбери и его соавторы показали, что взаимосвязь между возрастом вида и риском его исчезновения можно точно предсказать с помощью экологической модели, называемой « нейтральной теорией биоразнообразия».

Нейтральная теория — это простая модель экологически схожих видов, конкурирующих за ограниченные ресурсы , где результат для каждого вида более или менее случайен.

Согласно теории, «виды либо вымирают, либо расширяются от первоначального небольшого размера популяции, чтобы стать менее уязвимыми к исчезновению, но они всегда подвержены замене своими конкурентами», согласно краткому изложению статьи PNAS . Расширив эту теорию для прогнозирования летописи окаменелостей , Солсбери и его коллеги обнаружили, что нейтральная теория «предсказывает выживаемость ископаемого зоопланктона с удивительной точностью и объясняет эмпирические отклонения от предсказаний Красной Королевы в целом».

Соавторами Солсбери были К. Томоми Паринс-Фукучи из Университета Торонто, Коннор Уилсон из Оксфордского университета и Университета Аризоны, а также Тронд Рейтан и Ли Сян Лиоу из Университета Осло.

Хотя может показаться, что нейтральная теория положила конец теории Красной Королевы, исследователь из Калифорнийского университета сказал, что Красная Королева по-прежнему имеет ценность. В основном, он предлагает все еще актуальную идею о том, что виды конкурируют друг с другом в игре с нулевой суммой за ограниченные ресурсы, всегда сражаясь за больший кусок природного пирога.

«Теория Красной Королевы была убедительной и важной идеей в эволюционном биологическом сообществе, но данные окаменелостей больше не подтверждают эту теорию», — сказал Солсбери. «Но я не думаю, что наша статья на самом деле опровергает эту идею, потому что на самом деле теория Красной Королевы и нейтральная теория в глубоком смысле очень похожи. Обе они представляют картину вымирания, происходящего в результате конкуренции между виды ради ресурсов и постоянного оборота в сообществах в результате биологических взаимодействий».

В конечном счете, результаты не только помогают понять силы, которые формируют мир природы, но и могут иметь значение для усилий по сохранению , поскольку виды сталкиваются с растущими угрозами из-за изменения климата и утраты среды обитания по всему миру.

«Что делает вид уязвимым перед исчезновением?» — спросил Солсбери. «Люди заинтересованы в том, чтобы узнать из летописи окаменелостей, могут ли они сказать нам что-нибудь, что поможет сохранить виды. Пессимистическая сторона нашего исследования заключается в том, что существуют экологические ситуации, в которых судьба видов не так уж и предсказуема; некоторый предел того, насколько мы можем предсказать вымирание. В какой-то степени вымирание будет определяться, казалось бы, случайными силами — историческими случайностями. Этому есть некоторая поддержка в палеобиологических исследованиях».

Он сказал, что предпринимались попытки понять предсказатели вымирания в летописи окаменелостей, но до сих пор не появилось много общих черт.

«Не существует черты, которая сделала бы вас бессмертным или неуязвимым для исчезновения», — сказал Солсбери. «Но оптимистичная сторона нашего исследования заключается в том, что целые сообщества могут иметь закономерности вымирания, которые вполне предсказуемы и понятны. Мы можем довольно хорошо понять особенности биоты, например, как риск вымирания видов меняется с возрастом. Даже если судьбу одного вида трудно предсказать, то судьба целого сообщества вполне понятна».

Солсбери добавил оговорку: еще предстоит увидеть, насколько широко нейтральное объяснение вымирания будет успешным в разных частях древа жизни.

«Наше исследование также работает с геологическими временными масштабами в миллионы лет», — сказал он. «В масштабе нашей жизни все может выглядеть совсем по-другому».