Введение

Накопление различий между близкородственными популяциями видов, приводящее к видообразованию. Дивергентная эволюция, или дивергентный отбор, – это накопление различий между близкородственными популяциями внутри вида, иногда приводящее к видообразованию. Дивергентная эволюция обычно проявляется, когда две популяции оказываются разделенными географическим барьером (например, при аллопатрическом или перипатрическом видообразовании) и испытывают различное селективное давление, вызывающее адаптации. После многих поколений и непрерывной эволюции популяции становятся всё менее способными к скрещиванию друг с другом. Американский натуралист Дж. Т. Гулик (1832–1923) впервые использовал термин «дивергентная эволюция», который получил широкое распространение в современной эволюционной литературе. Примерами дивергенции в природе являются адаптивное излучение вьюрков на Галапагосских островах, изменения в поведении тревоги у кайр и эволюция современной собаки от волка. Этот термин также применим в молекулярной эволюции, например, к белкам, происходящим из гомологичных генов. Как ортологичные гены (возникающие в результате видообразования), так и паралогичные гены (возникающие в результате дупликации генов) могут иллюстрировать дивергентную эволюцию. Благодаря дупликации генов дивергентная эволюция может происходить между двумя генами внутри одного вида. Сходство между разошедшимися видами обусловлено их общим происхождением, поэтому такое сходство является гомологией.

Причины

Животные подвергаются дивергентной эволюции по ряду причин, связанных с изменениями в экологических или социальных условиях. Это может включать изменения в окружающей среде, например, доступность пищи и укрытий. Это также может быть вызвано изменениями в составе хищников, такими как появление новых адаптаций, увеличение или уменьшение численности активных хищников, или внедрение новых видов хищников. Дивергентная эволюция может быть обусловлена и факторами полового отбора, такими как усиление конкуренции за партнеров или искусственный отбор, проводимый человеком.

Различия

Дивергентная эволюция — это тип эволюции, отличный от конвергентной и параллельной эволюции, хотя и имеет с ними некоторые общие черты.

Дивергентная эволюция против конвергентной

Сходящаяся эволюция – это развитие аналогичных структур у различных видов в результате воздействия схожих факторов окружающей среды и адаптации к ним подобным образом. Она отличается от расходящейся эволюции тем, что виды, подверженные сходящейся эволюции, не имеют близкого общего предка, а приобретенные признаки оказываются сходными.

Дивергентная эволюция против параллельной

Параллельная эволюция – это развитие сходных признаков у видов, происходящих от общего предка. Она сопоставима с дивергентной эволюцией в том, что виды имеют общего предка, но приобретенные признаки схожи из-за аналогичного воздействия окружающей среды, в то время как при дивергентной эволюции приобретаемые признаки различны. Примером параллельной эволюции является развитие способности к планирующему полету у некоторых древесных лягушек, так называемых "летающих" лягушек, как в семействах Старого Света, так и в семействах Нового Света. У них наблюдаются "увеличенные руки и ноги, полная перепонка между всеми пальцами рук и ног, боковые кожные складки на руках и ногах и уменьшенный вес на единицу длины от кончика морды до клоаки".

Дарвиновские свинки

Одним из первых задокументированных примеров дивергентной эволюции является случай с дарвиновскими вьюрками. Во время путешествия Дарвина на Галапагосские острова он обнаружил несколько различных видов вьюрков, обитающих на разных островах. Дарвин заметил, что у вьюрков клювы различались и были специализированы для питания, характерного для каждого вида. У некоторых вьюрков были короткие клювы для поедания орехов и семян, у других – длинные и тонкие клювы для поедания насекомых, а у третьих – клювы, приспособленные для питания кактусами и другими растениями. Он пришел к выводу, что вьюрки произошли от общего предка, обитавшего на островах, и вследствие географической изоляции эволюционировали, чтобы занять определенную экологическую нишу на каждом острове. Это подтверждается современным геномным секвенированием.

Различная эволюция у собак

Еще один пример расходящейся эволюции — происхождение домашней собаки и современного волка, имевших общего предка. Сравнение анатомии собак и волков подтверждает это, поскольку у них схожее строение тела, размер черепа и формирование конечностей. Это особенно заметно у некоторых пород собак, таких как маламуты и хаски, которые выглядят и ведут себя еще более похоже. Наличие расходящейся геномной последовательности митохондриальной ДНК волков и собак, датируемой периодом более 100 000 лет назад, дополнительно подтверждает теорию о том, что собаки и волки разошлись от общего предка.

Различная эволюция у киттиваков

Еще одним примером дивергентной эволюции являются изменения в поведении киттиваков по сравнению с другими видами чаек. Предки и другие современные виды чаек демонстрируют поведение коллективной защиты (моббинг), чтобы защитить своих птенцов, гнездясь на уровне земли, где они уязвимы для хищников. В результате миграции и изменений окружающей среды, киттиваки гнездятся исключительно на скалах. Вследствие этого, их птенцы защищены от хищных рептилий, млекопитающих и птиц, которым трудно взбираться на скалы и противостоять погодным условиям, и они не проявляют такого поведения, как моббинг.

Различная эволюция кактусов

Еще один пример дивергентной эволюции — разделение, приведшее к формированию семейства кактусовых, датируемое приблизительно поздним миоценом. В связи с увеличением засушливости климата после эоцен-олигоценового события, эти предковые растения эволюционировали, чтобы выжить в изменившихся условиях. Кактусы приобрели ареолы, сочные стебли, а у некоторых развились небольшие листья и способность запасать воду на несколько месяцев. Растения, от которых они произошли, либо вымерли, оставив незначительное количество ископаемых останков, либо мигрировали, сохранившись в менее засушливых климатических зонах.