Ученые доказали, что размер тела животных увеличивается в ходе эволюции

Синий кит, вероятно, крупнейшее из животных, когда-либо обитавших на Земле

(фото NOAA/Wikipedia Commons).

Джонатан Пэйн (справа) и Ноэль Хейм рядом со стопками "Трактата о палеонтологии беспозвоночных", который они использовали для поиска доказательств закона Копа

(фото Noel Heim).

В конце XIX века американский палеонтолог Эдвард Коп сформулировал закон, который впоследствии получил его имя. Закон гласит, что размеры живых существ увеличиваются в ходе их эволюционного развития. Постулат строился на результатах исследований динозавров и считался истиной на протяжении почти века. За это время многие учёные пытались подвести его под другие группы земных обитателей.

В итоге доверие к закону Копа изрядно пошатнулось. Оказалось, что если,например, для кораллов и динозавров правило работало, то для птиц и насекомых — нет. В частности исследование другого палеонтолога Майкла Фута показало, что среди ископаемых иглокожих на протяжении миллионов лет не наблюдается никакой определённой тенденции в изменении размеров тела. Размеры некоторых видов из довольно обширной базы, собранной Футом, действительно увеличивались, но другие оставались такими же или уменьшались.

И вот теперь группа учёных под руководством Джонатана Пэйна (Jonathan Payne) и Ноэля Хейма (Noel Heim) из Стэнфордского университета вновь попыталась доказать правомерность закона Копа, и на этот раз решила изучить морских животных в целом.

"Мы знаем, что крупнейшие организмы, которые обитают на Земле сегодня, гораздо больше самых крупных организмов, которые существовали во времена возникновения жизни или в период появления первых животных", — сообщает Пэйн в пресс-релизе университета. — Но до сих пор оставалось неясным, существовала ли строгая тенденция на увеличение средних размеров тела всех живых существ и отражает ли такое изменение направление эволюции".

Для проверки действия закона Копа было проведено беспрецедентное по масштабу исследование, в котором приняли участие студенты и даже ученики колледжей.

В ходе работы учёными были изучены и описаны 17208 родов морских животных, большинство из которых относились к типам членистоногих, плеченогих (брахиопод), хордовых, иглокожих и моллюсков, которые обитали на нашей планете на протяжении последних 542 миллионов лет. В новую базу данных вошли почти 75 процентов всех морских родов летописи окаменелостей и почти 60 процентов родов когда-либо существовавших животных.

В основу исследования лёг "Трактат о палеонтологии беспозвоночных" в 50 томах. Это издание включает в себя подробную информацию о каждом роде ископаемых беспозвоночных, которые были когда-либо известны науке.

Джонатан Пэйн (справа) и Ноэль Хейм рядом со стопками "Трактата о палеонтологии беспозвоночных", который они использовали для поиска доказательств закона Копа
(фото Noel Heim).

В ходе анализа выяснилось, что не все группы родственных животных были склонны к увеличению размеров тела. Зато те, кто был крупнее изначально, стали более разнообразными с течением времени. Исследователи предполагают, что такое положение вещей может быть связано с преимуществами более крупных животных, такими как способность быстрее передвигаться, глубже прятаться или захватывать добычу большего размера.

Подробные результаты исследования опубликованы в издании Science. Полученные учёными данные свидетельствуют о том, что за последние 542 миллиона лет средние размеры морских животных увеличились в 150 раз. Морские ежи, например, увеличились с 5 сантиметров до 30 (то есть в 6 раз). Вроде бы немного, но если представить себе 12-метрового человека будущего, то всё сразу становится понятно.

Для того чтобы проследить общую тенденцию к укрупнению для морских животных в целом, учёные разработали компьютерную модель, в которую заложили собранные данные по родам. Начиная от самых мелких видов в каждом типе, была прослежена тенденция к изменению размеров тела в процессе их развития в новые виды.

После образования нового виртуального вида в модели предполагалось несколько вариантов развития событий. Например, так называемый нейтральный дрейф, когда размеры тела животных меняются в ходе эволюции бессистемно и не влияют на выживание вида.

В основе другого сценария был заложен естественный отбор или "активное развитие". То есть более крупный вид, в силу своих преимуществ к выживанию, остаётся и распространяется. При этом более слабые и мелкие виды исчезают со временем.

Общее моделирование продемонстрировало, что нейтральный дрейф не может объяснить увеличение средних и максимальных размеров тела, наблюдаемых в палеонтологической летописи, в отличие от того же естественного отбора. Таким образом, исследователи вновь подтвердили состоятельность закона Копа.

Учёные надеются, что их база данных поможет в изучении других вопросов, связанных с размерами тела животных. Например, биологи хотят выяснить, являются ли организмы, обитающие вблизи экватора, в среднем крупнее или мельче видов, обитающих в более высоких широтах.