Класс млекопитающих делится на два подкласса: первозвери (Prototheria), известные также как однопроходные (Monotremata), и звери (Theria). Подкласс зверей, в свою очередь, делится на два инфракласса: сумчатые (Metatheria) и плацентарные (Eutheria).
Появились плацентарные млекопитающие еще во времена динозавров, примерно 100 миллионов лет назад. Если однопроходных пять видов, сумчатых примерно 300–400 видов, то плацентарных сегодня больше 6100 видов. Они освоили все места обитания на планете. Это единственная группа млекопитающих, которая освоила полет и полностью водную среду.
Это крайне разнообразная группа. Самое маленькое млекопитающее — от 1 до 2 граммов весом и 30–33 мм длиной. Это так называемая шмельная, или свиноносая, летучая мышь, которая живет исключительно в пещерах Таиланда. Этот вид был открыт недавно, в конце прошлого века. И к этой же группе относится синий кит, который достигает 33 метров, 150 тысяч кг.
Исследования генома изменили наши представления о родственных связях и систематике плацентарных млекопитающих
Чтобы построить систему, нужно реконструировать родственные связи. Есть разные методы, как можно их определить и как построить дерево, которое потом переводится в систему иерархической классификации.
Чарльз Дарвин утверждал, что родственные связи всех живых существ одного класса когда-то представляли собой одно большое дерево. Дерево нам не дано, его нужно получить. Но как?
Дарвин писал, что наши системы по возможности должны отображать генеалогию. Не имея написанных генеалогий, родословных или геральдических знаков, мы вынуждены искать следы общности происхождения в признаках различного рода. Со времен выхода в свет «Происхождения видов» система любых организмов строится на основании общности родства.
Филогенетический анализ — это попытка восстановить историю родственных связей по косвенным данным. Данные у нас всегда неполные, поскольку непосредственной информацией мы не обладаем. При этом внешнее сходство далеко не всегда указывает на общность происхождения. Например, многие представители сумчатых по внешнему виду повторяют те отряды, которые мы знаем у млекопитающих.
Сегодня исследования основаны на геномах, это стало обычной практикой. Известно 240 полных геномов млекопитающих, которые охватывают практически все семейства и отряды
Если раньше китообразных выделяли в отдельную когорту, то теперь нет даже такого отряда. Есть отряд китопарнокопытные. Оказалось, что за 30 миллионов лет эти животные потеряли копыта, ушли в воду и разделились на усатых, зубатых, освоили все моря и океаны. И это произошло очень быстро. А находятся они внутри парнокопытных, в ранге фактически рядом с современными родственниками — бегемотами.
А что с судьбой грызунов и зайцеобразных? Примечательно, что в новой классификации к ним присоединяются приматы. И если кому-то во времена Дарвина было обидно узнать, что мы родственники шимпанзе, то теперь у людей нашлись новые родственники — грызуны. Приматы и грызуны в одной когорте.
Поскольку генетические технологии развиваются стремительно, и от отдельных последовательностей давно уже перешли к изучениям полногеномных данных, был создан международный консорциум «Зоономия», куда входят лаборатории и группы ученых из разных стран. Последние 10 лет они публикуют результаты своих исследований, полных геномов, в журнале The Science of Nature.
О чем может рассказать ДНК?
Генетические исследования, кроме картирования филогении, позволяют установить примерный возраст происхождения отдельных групп и таксонов. Выяснилось, что большинство предков современных отрядов плацентарных появляются в меловом периоде. Это так называемая эволюция в тени динозавров, вместе с динозаврами. А вот расцвет волн радиации внутри отрядов совпадает с крупнейшим вымиранием на рубеже мелового палеогенового периода.
Очень много исследований посвящено историям ареала. Это направление исследований называется филогеографией. Оно связано с историей реконструкции климата, с прогнозированием, как себя будут вести виды при тех или иных климатических изменениях.
ДНК помогает в быстром определении видов
Проект «ДНК-штрих-кодирование» облегчает эту задачу. Есть консорциум, который создает паспорта по ДНК для всех видов животных. Для этого не нужен полный геном, достаточно некоторых коротких участков ДНК, но они работают как определительные ключи.
Если раньше считалось, что вид — это закрытая генетическая система, то сейчас оказывается, что разные виды прекрасно скрещиваются. Описаны случаи, когда даже разные роды скрещиваются, что раньше считалось нормальным для растений, но не для животных.
Оказалось, что бурые и белые медведи не раз проходили межвидовую гибридизацию. Разошлись они примерно 500 тысяч лет тому назад. Эволюция белых медведей — это очень быстрая адаптивная эволюция к арктической среде, к питанию исключительно жирной животной пищей.
Считалось, что саблезубый тигр — это подвид современного тигра. Когда выделили геном саблезубого тигра из плейстоцена, оказалось, что этот саблезубый хищник сильно отличается от современных больших кошек. 22 с лишним миллиона лет назад разошлись их линии.
Только имея точную карту, мы можем задавать вопросы, какие изменения происходили в геноме по мере освоения млекопитающими разных экологических ниш. Почему мы такие, какие мы есть? Что лежит в основе адаптации к водной среде — такой, как быстрая эволюция китообразных? Почему одни виды успешны, а другие оказываются на грани вымирания? Все эти вопросы мы можем задавать при изучении геномов.
