Для Чарльза Дарвина термин «вид» был неопределимым, «произвольно заданным для удобства группы людей, очень похожих друг на друга». Это не помешало ученым в течение 150 лет с тех пор пытаться. Когда ученые сегодня садятся изучать новую форму жизни, они применяют любое количество из более чем 70 определений того, что представляет собой вид, и каждое из них помогает понять различные аспекты того, что отличает организмы.
Связанный контент
- Как ученые решают, какие геномы животных следует упорядочить
- Ключом к защите жизни на Земле может быть ее кодирование
- То, что ученые думали, был один вид, на самом деле 126-плюс
- Что такое вид? Проницательность от дельфинов и людей
В некотором смысле, это множество определений помогает доказать точку зрения Дарвина: идея вида в конечном счете является человеческой конструкцией. С развитием технологии ДНК ученые теперь могут проводить более четкие и тонкие грани между тем, что они считают видами, глядя на генетический код, который их определяет. Как ученые решат провести эту линию, зависит от того, является ли их субъект животным или растением; доступные инструменты; и собственные предпочтения ученого и опыт.
Теперь, когда обнаружены новые виды и выброшены старые, исследователи хотят знать: как мы определяем вид сегодня? Давайте оглянемся назад на эволюцию концепции и как далеко она продвинулась.
Возможно, самое классическое определение - это группа организмов, которые могут размножаться друг с другом, чтобы произвести плодовитое потомство, идея, первоначально изложенная в 1942 году биологом-эволюционистом Эрнстом Майром. Будучи элегантной в своей простоте, эта концепция с тех пор подверглась критике со стороны биологов, которые утверждают, что она не применима ко многим организмам, таким как одноклеточные, которые размножаются бесполым путем, или те, которые, как было показано, размножаются с другими различными организмами. создавать гибриды.
Альтернативы возникли быстро. Некоторые биологи отстаивали экологическое определение, в соответствии с которым виды определяются в соответствии с экологическими нишами, которые они заполняют (это животное перерабатывает питательные вещества почвы, этот хищник контролирует насекомых). Другие утверждали, что вид был набором организмов с физическими характеристиками, которые отличались от других (раздутый хвост павлина, клювы дарвиновых вьюрков).
Открытие двойной спирали ДНК привело к созданию еще одного определения, в котором ученые могли искать незначительные генетические различия и рисовать еще более тонкие линии, обозначающие виды. На основании книги 1980 года биологов Найлса Элдреджа и Джоэла Кракрафта, согласно определению филогенетического вида, виды животных в настоящее время могут отличаться всего на 2 процента от их ДНК, что считается отдельным.
«Еще в 1996 году мир признал половину числа видов лемуров, которые существуют сегодня», - говорит Крейг Хилтон-Тейлор, управляющий Международным союзом по сохранению природы в Красном списке угрожаемых видов. (На сегодняшний день насчитывается более 100 признанных видов лемуров.) Достижения в области генетических технологий дали организации гораздо более подробную картину видов и их здоровья в мире.
Эти достижения также возобновили дебаты о том, что значит быть видом, поскольку экологи и защитники природы обнаруживают, что многие виды, которые когда-то казались единичными, на самом деле являются множеством. Смитсоновский энтомолог Джон Бернс использовал технологию ДНК для различения ряда так называемых «загадочных видов» - организмов, которые физически идентичны представителям определенного вида, но имеют существенно разные геномы. В исследовании 2004 года он смог определить, что вид тропической бабочки, идентифицированный в 1775 году, фактически включает 10 отдельных видов.
В 2010 году передовые технологии ДНК позволили ученым решить давние споры о африканских слонах. Секвенируя более редкую и более сложную ДНК из ядер клеток слонов, вместо более часто используемой митохондриальной ДНК, они определили, что африканские слоны на самом деле представляют собой два отдельных вида, которые разошлись миллионы лет назад.
«Вы больше не можете называть африканских слонов тем же видом, что и азиатских слонов и мамонтов», - сказал Nature News Дэвид Райх, популяционный генетик и ведущий автор исследования .
Смитсоновский куратор энтомологии В. Дональд Дакворт изучает лоток с образцами моли в 1975 году. Таксономисты традиционно полагались на физические характеристики, чтобы дразнить отдельные виды. (Кьелл Блох Сандвед / Смитсоновский архив) После этих и других открытий, меняющих парадигму, первоначальная концепция Майра быстро разваливается. Например, эти два вида африканских слонов продолжали скрещиваться еще 500 000 лет назад. Еще один пример ближе к дому: Недавние анализы остатков ДНК в генах современных людей показали, что люди и неандертальцы - обычно считающиеся отдельными видами, которые разошлись примерно 700 000 лет назад - скрещивались еще 100 000 лет назад.
Значит, эти слоны и гоминиды все еще являются отдельными видами?
Это не просто аргумент научной семантики. Определение видов организма имеет решающее значение для любых усилий по защите этого животного, особенно когда речь идет о действиях правительства. Например, вид, включенный в закон США об исчезающих видах, получает защиту от любых разрушительных действий со стороны правительства и частных лиц. Эти меры защиты невозможно было бы обеспечить без возможности определить, какие организмы входят в этот исчезающий вид.
В то же время, прогресс в методах и технологиях секвенирования помогает сегодняшним ученым лучше понять, какие именно виды воздействуют на человеческие действия.
«Мы способны распознать практически любой вид [сейчас]», - говорит Мэри Кертис, судебный эксперт по дикой природе, возглавляющая генетическую группу в Лаборатории судебной экспертизы Службы рыбы и дикой природы США. Ее лаборатория отвечает за выявление любых останков животных или продуктов, которые предположительно были незаконно проданы или собраны. С тех пор, как более 20 лет назад были приняты методы секвенирования ДНК, лаборатория смогла значительно быстрее идентифицировать и увеличить количество видов, которые она может надежно распознать сотнями.
«Многие вещи, которые мы получаем в генетике, не имеют формы или формы», - говорит Кертис. Лаборатория получает куски неопознанного мяса, обработанные декоративные предметы или даже содержимое желудка других животных. Идентификация этих необычных предметов обычно недоступна для таксономических экспертов, использующих форму тела, идентификацию волос и другие физические характеристики. «Мы можем сделать это только с ДНК», - говорит Кертис.
Тем не менее, Кертис, который ранее изучал рыб, не сбрасывает со счетов важность традиционных таксономистов. «Большую часть времени мы работаем вместе», - говорит она. Опытные таксономисты часто могут быстро идентифицировать распознаваемые случаи, оставляя более дорогую последовательность ДНК для ситуаций, которые действительно в этом нуждаются.
Не все экологи продаются на этих авансах. Некоторые выражают озабоченность по поводу «таксономической инфляции», поскольку число идентифицированных или реклассифицированных видов продолжает стремительно расти. Они беспокоятся о том, что, поскольку ученые рисуют линии, основанные на узких оттенках различий, которые технология ДНК позволяет им видеть, вся концепция вида размывается.
«Не все, что вы можете различить, должно быть его собственным видом», - сказал немецкий зоолог Андреас Уилтинг в интервью газете « Вашингтон пост» в 2015 году. Уилтинг предложил сгущать тигров всего в два подвида из нынешних девяти.
Другие ученые обеспокоены влиянием, которое реклассификация некогда отдельных видов может оказать на усилия по сохранению. В 1973 году находящийся под угрозой исчезновения сумеречный воробей, маленькая птичка, однажды найденная во Флориде, упустил потенциально полезную помощь в сохранении, будучи реклассифицирован как подвид гораздо более густонаселенного морского воробья. Менее чем через два десятилетия сумеречный приморский воробей вымер.
Хилтон-Тейлор еще не уверен, когда и как экологические и природоохранные сообщества будут опираться на идею вида. Но он ожидает, что технология ДНК окажет значительное влияние на разрушение и изменение работы этих областей. «Многое меняется, - говорит Хилтон-Тейлор. «Это мир, в котором мы живем».
Эта неопределенность во многом отражает определение видов и сегодня, говорит Хилтон-Тейлор. МСОП использует опыт различных групп и ученых для составления данных для своего Красного списка, и некоторые из этих групп приняли более широкое или более узкое понятие о том, что делает вид, с различной зависимостью от ДНК. «Существует такое разнообразие ученых, - говорит Хилтон-Тейлор. «Мы просто должны идти с тем, что у нас есть».
