) ()

Feb. 8th, 2013

11:16 pm - Галапагосские или Дарвиновские вьюрки

Компиляция по материалам, найденным в Интернете (делали с дочкой доклад).

Галапагосские или Дарвиновские вьюрки - это группа птиц, населяющая Галапагосские острова. Свое второе название получила в честь Чарльза Дарвина, который впервые оценил их значение с точки зрения теории эволюции. Предполагают, что такое разнообразие видов среди близкородственных птиц подсказало Дарвину идею естественного отбора и происхождения видов. Поэтому дарвиновские вьюрки стали одним из символов в истории науки.

Галапагосские острова возникли после извержения подводных вулканов. Со временем острова покрылись растительностью, проросшей из семян, принесенных на острова ветром, морем или залетными птицами. Ближайшая суша очень далеко, поэтому заселить острова могли только приплывшие на острова морские животные, выносливые рептилии, которых занесло сюда течением, и птицы.
Большинство пернатых Галапагосов — морские птицы, питающиеся за счет моря и гнездящиеся на побережьях. Вьюрки стали первыми не морскими птицами, заселившими Галапагосы. Из Южной Америки на острова залетели вьюрки какого-то одного вида, возможно, ныне уже не существующего. Размножившись, вьюрки стали «делить» богатства острова.

Исходный вид вьюрка, как и все вьюрковые, питался семенами, различными плодами и насекомыми. Галапагосские вьюрки, чтобы полнее использовать не очень обильные пищевые ресурсы островов, разделились на группы, которые стали питаться разными кормами. Одни предпочли семена, другие сочные плоды кактусов, третьи стали добывать насекомых. Образ жизни и способ питания отразились на внешности вьюрков. Они все меньше походили и друг на друга, и на своего предка, обитавшего в иных условиях.

Приспособление к разным кормам привело к тому, что вьюрки стали сильно отличаться друг от друга по форме и размерам клюва. Размер клювов земляных вьюрков зависит от кормовых предпочтений — чем грубее и жестче корм, тем крупнее и сильнее клюв. У кактусового земляного вьюрка, который питается сочными плодами кактусов, клюв длинный и заостренный, им удобно высасывать мякоть. Древесные вьюрки питаются жуками и другими насекомыми и личинками. Иногда им приходится долбить подгнившую древесину, чтобы добыть спрятавшихся в ней насекомых. Поэтому клювы у них крепкие, но тоньше, чем у земляных вьюрков, — такой клюв можно просунуть в узкие отверстия. У славкового и кокосового вьюрков клювы длиннее, чем у других древесных вьюрков, и несколько изогнуты. Такими клювами удобно собирать мелких насекомых с поверхности веток и листьев.

«Самым любопытным обстоятельством является правильное постепенное изменение размеров клюва у различных видов Geospiza (Земляные вьюрки), начиная с клюва большого, как у дубоноса, и кончая клювом зяблика и даже славки… Самый большой клюв рода Geospiza показан на рис. 1, самый маленький — на рис. 3; но в промежутке между ними имеется не один вид, размеры клюва которого показаны на рис. 2, а по крайней мере шесть видов, у которых клювы едва заметно постепенно уменьшаются. Клюв птицы из подгруппы Certhidea показан на рис. 4. … Наблюдая эту постепенность и различие в строении в пределах одной небольшой, связанной тесными узами родства группы птиц, можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях.» [Чарльз Дарвин. Путешествие натуралиста вокруг света на корабле "Бигль"]

Всего за две недели до своей смерти Чарльз Дарвин написал короткую статью о крошечном моллюске, найденном в лапах водяного жука в одном из прудов Центральной Англии. Это была его последняя публикация. Человеком, приславшим ему жука, был молодой сапожник и натуралист-любитель по имени Уолтер Дроубридж Крик. Сапожник в итоге женился, у него родился сын по имени Гарри, у которого в свою очередь также родился сын по имени Френсис. В 1953 году Френсис Крик, совместно с молодым американцем по имени Джеймс Уотсон, совершит открытие, которое победоносно подтвердит многие выводы Дарвина об эволюции.

Подтверждение придет не со стороны ископаемых окаменелостей и не со стороны ныне живущих существ или в результате препарации их органов. Оно придет от рукописи. Крик и Уотсон обнаружили, что каждый организм несет химический код собственного создания внутри своих клеток, рукопись, написанная на языке, общем для всей жизни. — Все органические существа, когда-либо жившие на этой планете, происходят от одной первоначальной формы,- писал Дарвин. Он так искренне полагал. Молодые же Дарвины не стали гадать. Чтобы понять историю эволюции, ее суть и механизм, они приняли во внимание генетическую рукопись.

В качестве примера рассматривались знаменитые галапагосские вьюрки. Дарвин в свое время обратил внимание на разнообразие их клювов — некоторые широкие и глубокие, другие продолговатые, третьи маленькие и короткие. Он предположил, что, несмотря на все различия, все вьюрки являются очень близкими родственниками. — Наблюдая эту похожесть и различие в строении в пределах одной небольшой, связанной тесными узами родства группы птиц,- писал он в «Путешествии Бигля»,- можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях. Это была также вдохновенная догадка. Но, анализируя близкое сходство их генетических кодов, ученые сегодня смогли подтвердить, что галапагосские вьюрки действительно произошли от одного вида. ДНК не только подтверждает действительность эволюции, она также показывает, как видоизменяются живые существа. Недавно Архат Абжанов из Гарвардского университета и Клифф Табин из Медицинской школы Гарварда в ходе исследований подтвердили влияние генов на форму клюва. Благодаря генам вырабатывается особый протеин. Абжанов и Табин обнаружили, что когда активен (ученые используют слово «выражен») ген для протеина BMP4 в растущей челюсти эмбриона вьюрка, это делает клюв глубже и шире. Этот ген наиболее сильно выражен у большого земляного вьюрка (Geospiza magnirostris), который использует свой сильный клюв, чтобы раскрывать большие семена и орехи. У других вьюрков активен ген, отвечающий за протеин кальмодулин, который делает клюв длиннее и тоньше. Этот ген особенно выражен у большого кактусового земляного вьюрка (G. Conirostris), который использует свой вытянутый клюв для добывания семян из плодов кактуса. На другой группе островов, у берегов залива Флориды, пляжные мыши имеют окраску более бледную, нежели у их родственников с континента. Это делает их менее заметными на бледном песке, так как охотятся на них и совы, и ястребы, и цапли. Хопи Хокстра, также из Гарварда, и ее коллеги связали разницу в цвете с изменением всего одной буквы в одном гене, который блокирует выработку пигмента в мехе мышей. Эта перемена произошла, когда сформировались острова, менее 6000 лет назад. Величайшая идея Дарвина состоит в том, что естественный отбор в значительной степени отвечает за многообразие особенностей внутри одного вида. Сегодня, в клювах вьюрков и мехе мышей, мы действительно видим естественный отбор в работе, формирование и видоизменение ДНК, генов и их выражение в адаптации организма к специфическим условиям. Дарвин, предполагавший, что эволюция идет очень медленно и заметна лишь в ископаемых останках, должно быть, был бы сильно удивлен и восхищен другим открытием. В тех же самых галапагосских вьюрках современные Дарвины смогли рассмотреть эволюцию, происходящую в настоящее время. В 1973 году Питер и Розмари Грант из Принстонского университета начали ежегодные наблюдения за популяцией вьюрков на крошечном островке галапагосского архипелага Дафни Мейджор. Вскоре они обнаружили, что птицы, по сути, развиваются из года в год, по мере того как условия на острове колеблются от влажных к сухим и обратно. К примеру, на Дафни Мейджор изначально существовали лишь два регулярно гнездящихся вида вьюрков, одним из которых являлся средний земляной (G. fortis), питавшийся мелкими семенами. Во время суровой засухи 1977 года запасы мелких семян истощились, и птицы вынуждены были перейти на более крупные и твердые семена. Для такой пищи клювы должны быть крупнее, и выжившие птицы передали эту особенность своим потомкам. Другое изменение имело место с появлением в 1982 году конкурента — большого земляного вьюрка, который тоже питается большими жесткими семенами. Много лет два вида мирно сосуществовали и к 2002 году водились на острове в изобилии. Но снова жестокая засуха, и к 2005 году лишь 13 больших и 83 средних земляных вьюрка осталось в живых. Удивительно, вместо подстраивания под засуху переходом на крупные семена, как это было 28 лет до того,

у выживших средних вьюрков было отмечено уменьшение размеров клюва. В соревновании со своими более крупными родственниками они перешли на очень мелкие семена и, таким образом, заняли свою нишу в выживании. Вьюрок с маленьким клювом не является новым видом, но Питер Грант считает, что для его появления достаточно нескольких подобных эпизодов, причем представители этого нового вида уже не будут выбирать для воспроизводства особи родительского типа.
Изменения, наблюдаемые среди вьюрков Галапагоса — классический пример «адаптивной радиации», каждый вид развивается от общего предка, чтобы питаться особым видом пищи. Другую известную эволюционную радиацию можно показать на примере другого типа островов – островов воды. Озера и реки Восточно–Африканской зоны разломов населяет около 2000 видов цихловых рыб, что эволюционировали от нескольких предков, некоторые из них уже в текущий геологический период. К примеру, озеро Виктория, наибольшее из этих озер, было сушей еще 15000 лет назад. 500 различных видов цихлид, обитающих в нем, произошли с того времени от небольшого начального количества видов. Подобно вьюркам, эти рыбы адаптировались к пище в различных ареалах обитания, таких как каменистые или песчаные ложа озер. Некоторые из них питаются водорослями и имеют плотно посаженные зубы, пригодные для соскабливания и срывания растений, в то время как другие потребляют в пищу моллюсков и имеют крепкие, мощные челюсти, способные раскалывать их раковины. Но какой же ген отвечает за размеры челюстей этих рыб?

Ген протеина ВМР4 — тот же ген, что делает клюв галапагосского вьюрка глубже и шире. Какое доказательство правоты Дарвина в его идее об общности всех видов может быть лучше, нежели то, что один ген выполняет одну работу в птицах и рыбах на разных континентах?
В своем «Происхождении видов» Дарвин тактично оставил невысказанной мысль о том, как его теория распространяется на человечество. Десятилетие спустя, он поднял этот вопрос в своем труде «Происхождение человека». Дарвин определенно счастлив был бы узнать сегодня, что определенный ген, названный FOXP2, отвечает за нормальное развитие речевой деятельности у людей и птиц одновременно. В 2001 году Саймон Фишер с коллегами из Оксфордского университета установил, что мутация этого гена является причиной речевых дефектов у людей. Позднее он продемонстрировал это на мышах, которым этот ген необходим для обучающих последовательностей быстрого движения; без него мозг не формирует связей для нормального усвоения обучения. У людей, по-видимому, FOXP2 является ключевым в обучении сложным движениям губ и языка, которыми мы выражаем наши мысли.

Констанция Шарфф из Берлинского университета установила, что этот же ген наиболее активен в мозгу зебрового вьюрка, когда птичка учится пению. Ее группа инфицировала мозг вьюрков особым вирусом, несущим зеркальную копию части гена FOXP2, которая заглушает его естественное выражение. В результате, птички не только пели непостоянно, но и неточно имитировали пение взрослых особей — очень похоже на то, как дети с измененным FOXP2 неточно воспроизводят речь.

Если естественный отбор есть выживание наиболее приспособленных (фраза эта, кстати, принадлежит физиологу Герберту Спенсеру, а не Дарвину), то половой отбор это воспроизводство наиболее сексуальных. Это тезис находит отражение в восхитительных эффектах, выраженных в вооружении, украшениях, пении и раскрасках животных, особенно мужских особей. Дарвин верил, что некоторые из этих украшений, такие как рога оленей, помогали самцам побеждать друг друга в борьбе за самок; другие, например хвосты павлинов, помогали «очаровать» (как он выразился) самок при спаривании.

По правде говоря, эта идея появилась от отчаяния, бесполезность красоты беспокоила его. Она казалась очевидным исключением из практически работающей теории естественного отбора. Он писал американскому ботанику Эйса Грею в апреле 1860 года:
— Вид перьев в хвосте павлина, всякий раз, когда я смотрю на них, сводит меня с ума!

На Галапагосских островах - известной группе островов, на которых в 1830-е годы побывал Чарльз Дарвин, обитает тринадцать видов вьюрков (зябликов). Вьюрки демонстрируют разнообразие форм и размеров клювов, все из которых подходят для их разных типов питания и образов жизни. этому явлению следующее объяснение: все они являются потомками первоначальной пары вьюрков, и что естественный отбор ответственен за их отличия.

Как это не удивительно для некоторых людей, но большинство современных креационистов придерживаются этого объяснения. Это не должны обязательно быть какие-либо «эволюционные» изменения, в смысле предоставления свидетельств в пользу превращения амебы в человека. Никакая новая генетическая информация не была добалена. Если исходная популяция имеет достаточную сотворенную изменчивость (генетический потенциал), чтобы объяснить появление этих разных признаков в её потомках, естественный отбор позаботился бы об итоговой адаптации, как покажет очень простой пример.

Скажем, к примеру, что некоторые вьюрки прилетели на острова, где не хватает семян, но живет множество личинок под корой деревьев. В популяции с большой изменчивостью, у некоторых вьюрков клювы длиннее, у некоторых короче среднего размера. Те птицы, которые несут в себе генетическую информацию «длинного клюва», могли бы выживать на этих островах, питаясь личинками, а значит, имели бы большую вероятность передать информацию своим потомкам, в то время как другие птицы просто вымерли бы. Таким образом, под действием отбора, который также влиял бы и на другие характерные особенности вьюрков, мог возникнуть «дятловый вьюрок».

То же самое происходит и при искусственном отборе – различные современные породы собак больше приспособлены к определенным условиям, чем родительская (смешанная) популяция , но несут меньше информации, а значит, имеют меньший потенциал для дальнейшей селекции (вы не сможете вывести Датского Дога из Чихуахуа). И при всех изменениях подобного рода, вьюрки все равно остаются вьюрками, а . Границы, в которых могут происходить изменения, установлены количеством информации, которая исходно присутствует, и из которой и происходит отбор.

Креационисты уже давно говорят о таком «разделении под воздействием отбора» у исходных видов, описывая, к примеру, волков, койотов, динго и других диких собак, которые все произошли от одной пары животных, находившейся на борту Ноевого Ковчега. Однако антикреационисты ухватились за вопрос времени. Они настаивают на том, что для описанноей выше вариации потребовалось бы намного больше времени, чем позволяет Писание. Искусственный отбор происходит быстро - они признают это . Но, по их мнению, это потому селекционеры умышленно воздействуют на каждое поколение. Обычная же «оценка» периода, за который Дарвиновский вьюрок образовались от исходной популяции, колеблется в пределах от одного до пяти миллионов лет.

Однако, профессор зоологии из Принстонского университета, Питер Грант, недавно опубликовал результаты тщательного восемнадцатилетнего исследования всех Галапагосских вьюрков, во время которого проводилось наблюдение естественного отбора. Например, во время засушливых лет, когда вьюркам не хватало маленьких семян, отбор способствовал выживанию вьюрков с более длинными и сильными клювами, способными доставать оставшиеся крупные семена, что и повернуло популяцию в этом направлении.

Несмотря на то, что само наблюдение не является чем-то удивительным и глубоким, скорость этих изменений просто потрясает . При такой наблюдаемой скорости, как Грант подсчитал, потребовалось бы всего лишь 1200 лет для того, чтобы превратить среднего земляного вьюрка, например, в кактусового вьюрка. Чтобы превратить его в более похожего земляного вьюрка потребовалось бы всего около 200 лет.

Обратите внимание на следующее (хотя в статье и не говорится об этом): подобные стремительные изменения могут не иметь ничего общего с образованием каких-либо новых генов в результате мутации, но они основываются на описанной нами выше процессе, т.е. отбирая из того, что уже есть. Поэтому это не может расцениваться как свидетельство настоящей, восходящей (макро) эволюции - хотя многих наивных студентов, несомненно, будут учить этой «эволюции в действии».

Наоборот, перед нами настоящее свидетельство того, что такое (нисходящее) адаптационное образование нескольких видов из одного сотворенного вида, может легко происходить в пределах нескольких столетий. И для этого совершенно не нужны миллионы лет. Данный аргумент еще больше подкрепляется тем фактом, что после Потопа давление отбора было намного сильнее - происходила быстрая миграция в новые, незаполненные экологические ниши, наблюдался остаточный катастрофизм, и отмечались изменения климата, поскольку Земля высыхала, жизнь на ней налаживалась, и происходила одновременная адаптивная радиация видов.

Ссылки:

Населяющая Галапагосские острова и остров Кокос . Свое второе название получила в честь Чарльза Дарвина (1809-1882), который впервые оценил их значение с точки зрения эволюционной биологии . Все галапагосские вьюрки произошли от единого предка, первоначально переселившегося с близлежащего материка 2-3 миллиона лет назад.

Представители группы - небольшие птицы примерно одинаковой длины тела 10-20 см. Виды группы отличаются друг от друга размером и формой клюва , что позволяет им занимать разные экологические ниши . Кроме того, виды отличаются окраской оперения (преобладают коричневатый или чёрный цвета) и вокализацией .

Классификация

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Галапагосские вьюрки" в других словарях:

Галапагосские острова* Galápagos Islands** Всемирное наследие ЮНЕСКО … Википедия

Галапагосские вьюрки (Geospizinae), подсемейство вьюрковых. Иногда Д. в. выделяют в отд. сем. Дл. тела 10 15 см. Д. в. классич. пример адаптивной радиации, к рая шла преим. по пути пищ. специализации и соотв. изменений строения клюва. Клюв от… … Биологический энциклопедический словарь

Вьюрковые … Википедия

Ископаемый археоптерикс, обнаруженный вскоре после публикации « … Википедия

Джон Гульд англ. John Gould … Википедия

- (от Нео... и греч. éndemos местный) эндемичные виды (или роды) растений или животных, ограниченность Ареала которых обусловлена их «молодостью», т. е. тем, что они ещё не успели расселиться. Обычно связаны родственными отношениями с др.… …

Координаты: 0°21′27″ ю. ш. 90°28′12″ з. д. / 0.3575° ю. ш … Википедия

Корабль «Бигль», на котором Дарвин совершил путешествие (акварель … Википедия

Это обширная группа толстоклювых зерноядных птиц размером от дрозда до пеночки. Телосложение их плотное, голова круглая, шея короткая. Оперение густое и плотное, разнообразной окраски. У некоторых тропических видов на голове есть хохолок … Биологическая энциклопедия

- (Fringillidae) семейство птиц отряда воробьиных (Passeriformes). Размеры мелкие и средние. Самцы у многих видов окрашены ярче самок; в окраске их оперения часто бывают красные и жёлтые тона. Клюв у одних В. конический, массивный,… … Большая советская энциклопедия

Галапагосский вьюрок, фото А.Р. Алякринского. Кликните для просмотра других фото.

Эволюция делает ноги
Из-за хищников ящерицам пришлось научиться отращивать лапы

Около полутора столетий тому назад основатель эволюционной теории Чарлз Дарвин изучал на Галапагосских островах местных вьюрков. На островах водилась добрая дюжина различных видов этих птиц, отличавшихся друг от друга в основном формой и размерами клювов. Клювы вьюрков одного вида идеально подходили для сбора семян, другой вид был идеально приспособлен для охоты на насекомых. При этом все эти птицы на островах были в целом достаточно схожи. Дарвин тогда предположил, что на Галапагосы некогда прилетели птицы лишь одного вида вьюрков, но потом, расселившись на различных островах, они приспосабливались к местным условиям. Преимущество в борьбе за выживание получали те, чьи клювы больше подходили для местной пищи: одним вьюркам досталась ниша охотников за мелкими насекомыми, другие получили изобилие семян. В результате постепенно образовалось несколько различных видов, специализировавшихся на каком-либо типе пищи.

После того как маленькие вьюрки благодаря великому англичанину вошли в историю биологической науки, острова стали считаться идеальными лабораториями для наблюдения за результатами эволюционных процессов, своеобразными естественными вольерами, где в изоляции могут образовываться отдельные виды животных и растений (пример биологического наблюдения за изолированными островными популяциями. По пути Дарвина пошел и американец Джонатан Лосос из Университета Вашингтона в Сент-Луисе. Только вместо Галапагосов он выбрал более близкие Багамы, а вместо вьюрков -- ящериц вида Anolis sagrei .

Лососа уже интересовала не эволюция как таковая, а ее скорость -- насколько быстро эти пресмыкающиеся могут приспособиться к новым условиям проживания. На одном из мелких островков к анолисам он подселил более крупную и хищную игуану Leiocephalus carinatus . Мелким ящеркам пришлось, естественно, выбирать: либо вымереть, став жертвами опасного гостя, либо выжить. Но для этого надо было научиться убегать и прятаться от игуаны.

Ученый знал, что анолисы, чувствующие себя в безопасности, обычно передвигаются по земле. Но если нужно опасаться наземных врагов, эти ящерицы вполне способны переселиться на деревья и кусты. Однако появление нового хищника потребовало от анолисов решить сразу две взаимоисключающие задачи. Во-первых, от игуаны надо быстро убегать, для чего желательно иметь ноги подлиннее. Но, во-вторых, чтобы окончательно обезопасить себя от врагов, придется жить на деревьях или кустах, а тут уже длинные лапы только мешают, и ноги лучше иметь цепкие, но короткие.

Джонатан Лосос выяснил, что анолисы умудрились решить обе эти задачи, но по очереди. Сначала выжила (то есть удрала от хищников) та половина популяции, которой повезло иметь от рождения более длинные лапки. Коротконогие неудачники за полгода стали пищей игуан. А потом удравшие на деревья ящерки дали следующее поколение, и еще через полгода, к удивлению ученого, большая часть анолисов на островке-лаборатории оказались коротконогими, приспособившимися к лазанию по веткам.

Лососа поразила скорость, с которой проходила эта мелкая эволюция у ящериц. По его наблюдениям, практически за одно поколение анолисы умудрились дважды сменить внешний вид и тем самым обеспечить выживание популяции. Впрочем, понятно, что кардинальных изменений здесь не произошло, и новый вид пресмыкающихся вряд ли успел образоваться. Можно предположить, например, что у анолисов длина ног в принципе сильно варьирующийся признак, и в каждом поколении рождаются как длинноногие ящерицы, так и коротконогие. И в зависимости от текущей обстановки в окружающей среде легче выжить то одним, то другим. Однако трудно было ожидать, что подопытные животные продемонстрируют способность менять внешний вид среднестатистического представителя вида с такой скоростью (по меркам не слишком быстрых, как принято считать, темпов исторической эволюции, на Багамах все произошло практически мгновенно).

Впрочем, раньше уже появлялись сообщения о том, что эволюционные процессы могут демонстрировать заметные результаты не только по прошествии тысяч лет, но и за десяток-другой поколений. Кстати, эти исследования проводились буквально на дарвиновском материале. Питер и Розмари Грант из Принстонского университета в течение долгого времени изучали тех же самых галапагосских вьюрков, поставленных в условия жесткой конкуренции. На одном из островов этого архипелага обитал средний земляной вьюрок (Geospiza fortis ), питавшийся семенами и не имевший соперников в борьбе за эту нехитрую пищу. Однако жизнь этого вида резко усложнилась, когда на островок прибыл еще один вид -- толстоклювый земляной вьюрок (Geospiza magnirostis ), более крупный и потому способный вытеснить аборигенов.

Более мелким птицам пришлось искать выход и переориентироваться на те семена, которые не интересовали больших пришельцев. Как и завещал великий Дарвин, вид начал постепенно меняться: как утверждается в опубликованной в июле этого года статье принстонских ученых, за 22 года наблюдений, внешний вид клюва у средних земляных вьюрков значительно изменился, приспособившись к собиранию нового вида пищи. Опять же стоит отметить, что это сравнительно небольшой срок с точки зрения эволюции - практически мгновение.