Насекомые, скользящие по поверхности воды, появились гораздо раньше, чем считалось ранее. Генетический анализ позволил реконструировать всю их эволюционную историю и точно определить момент выхода на поверхность воды. Этот шаг оказался тесно связан с глобальными изменениями климата на Земле. Об этом сообщает Городская наука.
Долгие споры о происхождении водомерок
Водомерки из семейства Gerridae — одни из самых узнаваемых насекомых, способные буквально бегать по поверхности воды. Их можно встретить повсюду: от небольших луж и болот до прибрежных участков морей и даже открытого океана. Несмотря на такую распространенность, ученые десятилетиями не могли прийти к единому мнению относительно точного времени появления этой группы насекомых и того, как ей удалось так быстро распространиться по планете.
Проблема заключалась в отсутствии надежных окаменелостей и противоречиях между морфологическими признаками. Различные исследования дали самые разные даты, а эволюционное древо водомерок, как и многих других насекомых, долгое время оставалось фрагментарным и неточным. Подобные проблемы ранее возникали при изучении эволюции коллективного поведения муравьев.
Генетика вместо догадок
Международная команда энтомологов решила подойти к вопросу под другим углом и опираться на молекулярные данные. В рамках работы ученые выделили митохондриальную ДНК и рибосомальные гены у 94 видов водомерок. В анализ были включены даже старые музейные экспонаты, собранные еще в 1930-е годы, что существенно расширило рамки исследования.
Используя полученные последовательности, исследователи построили модель «молекулярных часов», которая позволила им оценить время расхождения эволюционных линий. Такой подход позволил датировать ключевые этапы истории группы гораздо точнее, чем это было возможно ранее.
Выход на воду в эпоху потепления
Результаты анализа показали, что общий предок современных водомерок появился около 105 миллионов лет назад – в середине мелового периода. Эта дата оказалась примерно на 10 миллионов лет моложе некоторых предыдущих оценок, но хорошо вписалась в общую картину эволюции планеты.
Именно в это время Земля пережила период выраженного потепления с высоким уровнем моря и устойчиво теплыми температурами. В то же время произошло бурное цветение цветковых растений, которые активно распространились по континентам и изменили облик экосистем. Такие сдвиги, как показывают исследования, неоднократно вызывали серьезные эволюционные изменения, включая изменения в углеродном цикле Земли.
Новые ниши и разнообразные линии
Ученые пришли к выводу, что изменения климата и растительности привели к созданию множества новых экологических ниш на поверхности водоемов. Эти условия оказались благоприятными для предков водомерок, которые начали осваивать ранее недоступную среду.
Основные подсемейства, которые мы знаем сегодня, сформировались позже – в конце мела и начале палеогена. Таким образом, выход на поверхность воды стал отправной точкой для последующего разнообразия форм и стратегий поведения внутри группы.
Обзор таксономии
Генетический анализ позволил не только уточнить временные рамки эволюции, но и выявить ошибки в предыдущей классификации. Оказалось, что внешнее сходство многих видов ввело учёных в заблуждение: некоторые «близкие родственники» на самом деле принадлежат к разным ветвям эволюции и независимо пришли к сходному строению тела.
Этот пример ясно показывает, насколько важны молекулярные методы для понимания реальной истории биоразнообразия.
История водомерок показывает, как глобальный климат и геологические процессы могут создавать новые среды обитания и вызывать волны эволюционных изменений. Появление цветковых растений и потепление климата не только преобразили ландшафты Земли, но и породили целые группы организмов, которые научились использовать эти изменения в своих целях.
