В мире могут существовать тысячи неоткрытых видов млекопитающих. Большинство из них маленькие, как летучие мыши и грызуны, но могут быть и приматы. Спасательный круг для любителей снежного человека?
Ключевые выводы
- Биологи уже давно пытаются классифицировать чрезвычайно сложную жизнь на Земле, классифицируя организмы по видам.
- Официально описано лишь от одного до десяти процентов видов на Земле. Биологи используют термин «линнеевский дефицит», чтобы описать несоответствие между количеством описанных видов и количеством реальных видов.
- Исследования с использованием новой модели показывают, что сотни неописанных млекопитающих существуют в предсказуемой среде обитания. Результаты показывают, что мы можем преодолеть линнеевский недостаток, если будем вкладывать больше времени и денег в поиск и описание новых видов.
Любители бигфутов, ликуйте! У нас есть обнадеживающие новости. Новое исследование показало, что в тени могут скрываться сотни неописанных млекопитающих.
Доклад, опубликованный в марте в Proceedings of the National Academy of Sciences, разжигает воображение любителей млекопитающих во всем мире. Авторы под руководством аспиранта Университета штата Огайо Даниэль Парсонс объединили методы машинного обучения с биологией и генетикой, чтобы выяснить, могут ли какие-либо из описанных видов млекопитающих содержать дополнительные виды, «скрытые» внутри них.
Это серьезное исследование. Присвоение имени организму имеет законодательные и социальные последствия, связанные с тем, как мы управляем и защищаем вид от наших разрушительных действий. В более широком смысле, поскольку многое из того, что мы знаем, следует из исследований, основанных на признанных видах, описание нового биоразнообразия в значительной степени информирует наше понимание природы и биологии. Парсонс и др. провели наиболее полное на сегодняшний день исследование вопросов отсутствующего биоразнообразия. Авторы показывают, что нам предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы приблизимся к каталогизации всех животных мира.
Млекопитающие близки нашему (млекопитательному) сердцу
Млекопитающие - наиболее изученная группа организмов. Это довольно легко понять. Людям нравится изучать крупных животных, которые напоминают нам о нашей собственной биологии. Многие из нас, естественно, больше интересуются львами и обезьянами, чем крабами или мухами. Поэтому, хотя исследователи считают, что описан только один процент всех насекомых, они широко полагают, что мы близки к тому, чтобы найти и дать имена всем млекопитающим в мире.
Тем не менее новые виды млекопитающих продолжают описываться каждые несколько лет. Некоторые эксперты утверждают, что в определенных группах млекопитающих могут быть скрытые виды. То, что они подразумевают под «скрытым», очень просто: они задаются вопросом, может ли то, что обозначено как один вид, на самом деле быть несколькими разными видами. Эксперты, в частности, утверждают, что клады мелких млекопитающих, такие как летучие мыши и грызуны, могут содержать эти скрытые виды, особенно в средах обитания, которые способствуют высокому уровню эндемизма и видообразования.
В большинстве предыдущих работ по этой теме использовались качественные аргументы или обзоры литературы для оценки того, сколько разнообразия может быть скрыто в этих кладах млекопитающих. Такие подходы ограничены и предвзяты, поскольку опираются на опубликованную литературу. Исследователи этой статьи из Университета штата Огайо и Рэдфордского университета выбрали другой подход. Они проанализировали генетические последовательности 4 310 видов, или около 70 процентов известных в настоящее время млекопитающих, чтобы создать модель, которая предсказывает, в каких группах есть неописанные виды. Модель также описывает регионы, где могут скрываться эти виды.
Преодоление недостатка Линнея
Используя прогностическую модель, исследователи могли также столкнуться с другой важной биологической загадкой: почему существует такое большое несоответствие между количеством описанных видов и фактическим количеством существующих видов? Биологи считают это «линнеевским недостатком» в честь шведского биолога Карла Линнея, отца современной номенклатуры видов. По сути, исследователи надеялись выяснить, почему мы не находим эти скрытые виды. Нам не хватает ноу-хау? Или нам просто лень?
Обнаружение того, что мы не можем предсказать, какие группы скрывают виды, означает, что у биологов нет средств для описания скрытых видов. Противоположный вывод - что мы можем точно предсказать, в каких группах обитают скрытые виды - предполагает, что мы не прилагаем достаточных усилий для поиска этих организмов, несмотря на то, что у нас есть инструменты, необходимые для их поиска и описания.
Сотни видов «спрятаны» внутри описанных групп
Исследователи воспользовались глобальным набором данных ДНК млекопитающих, доступным в генетической базе данных Национального центра биотехнологической информации GenBank. Они составили набор данных из 117 ключевых переменных, описывающих аспекты истории жизни и таксономии видов. Затем они добавили около 3,3 миллиона GPS-координат из записей о встречаемости, чтобы получить экологические, климатические и географические данные для зарегистрированных видов. По сути, исследователи знали все об этих видах, в том числе о том, как они связаны с другими животными, насколько они велики и где они любят жить.
Затем они спросили у модели: Основываясь на генетическом расстоянии между образцами и обобщенной эволюционной модели, сколько видов, по вашему прогнозу, будет в этой группе организмов? Даже при использовании самых консервативных методов анализ показал, что не менее одной трети из 4 310 видов содержат другие виды, которые мы не обнаружили. Модель предсказала, что большинство этих видов, вероятно, встречаются в трех группах мелких млекопитающих: летучих мышах, грызунах и членах отряда Eulipotyphla (ежи, землеройки и родственные им млекопитающие). Эти результаты совпадают с предсказанными в литературе. Этот консенсус приводит к отрезвляющему выводу о том, что линнеевский недостаток вызван не нашим непониманием, а скорее тем, что мы недостаточно инвестируем в поиск и описание этих видов.
Где они прячутся?
Поскольку предсказанное скрытое разнообразие было неравномерно распределено среди определенных видов млекопитающих, авторы задались вопросом, есть ли у этих групп сходные комплексы признаков. Другими словами, они спросили, связаны ли определенные черты с высокой прогнозируемой частотой появления скрытых видов. Они обнаружили несколько важных предикторов, таких как масса тела взрослого человека и размер диапазона. Но ключевое значение имеет климат. Виды, которые модель определила как обладающие самым высоким уровнем скрытого разнообразия, встречаются в регионах с высоким уровнем осадков в самую теплую четверть года. Модель также предполагает, что виды будут скрываться в районах с большими колебаниями температуры.
Эти климатические переменные говорят нам о том, что скрытые виды с большей вероятностью можно найти в районах с высокой изменчивостью местных условий. Эта изменчивость может привести к разнообразным генетическим структурам из-за нестабильности среды обитания или местной адаптации. Так уж получилось, что эти переменные характерны для влажных тропиков, где видовое разнообразие действительно относительно велико.
Поскольку описание видов - это исключительно человеческая деятельность, мы должны учитывать наши собственные предубеждения. Может быть, мы не находим эти виды просто потому, что недостаточно изучаем их описанных родственников. Чтобы исключить это, авторы добавили две переменные, которые могли бы количественно оценить усилия по отбору проб или научный интерес. Они измерили, сколько недавних публикаций ссылаются на этот вид, а также размер географического распространения записей о видах. Интересно, что результаты подразумевают, что те же самые таксоны, на которых сосредоточилось предыдущее исследование - те, которые имеют высокую публикуемую встречаемость и большую площадь распространения - с наибольшей вероятностью содержат скрытые виды. Эти результаты означают, что биологи активно исследуют клады, в которых могут быть обнаружены неописанные виды.
Это не просто мелкие млекопитающие
Может показаться, что мы убили группу йети, когда упомянули, что большинство этих скрытых видов можно найти у мелких млекопитающих. Но не бойтесь. Анализируя данные, мы действительно обнаруживаем, что наибольшее расхождение между предсказанными и наблюдаемыми видами наблюдается у летучих мышей и грызунов. (Например, начиная с 1 319 видов грызунов, модель предсказала, что их будет 2 446.) Но и в других группах есть скрытые виды. Например, из 219 последовательностей приматов модель предсказала, что существует 283 вида, а это означает, что некоторые приматы (снежный человек!) могут ждать своего открытия.
Это больше, чем просто цифры на экране. В 2020 году исследователи обнаружили нового примата в отдаленных лесах горы Попа в Мьянме. К сожалению, недавно названный лангур Попа уже находится под угрозой исчезновения из-за потери среды обитания и охоты.
Более широкие последствия
Как только мы даем чему-то имя, мы создаем отношения с организмом. Большинство считает, что мы должны защищать виды, уязвимые для человеческой деятельности, такие как лангур Попа. Например, в США, где обнаруживаются некоторые новые виды летучих мышей, классификация организма как находящегося под угрозой исчезновения влечет за собой множество юридических обязательств по его защите. Это исследование показывает, что мы не проявляем должную осмотрительность. Как сказал соавтор Брайан Карстенс Американской ассоциации содействия развитию науки: «Мы не можем защитить вид, если не знаем, что он существует».
Кроме того, методы, которые использовали исследователи, не должны ограничиваться млекопитающими. На самом деле, учитывая, что млекопитающие исторически получали несоразмерное количество усилий по сравнению с такими группами, как членистоногие, результаты этого исследования показывают, что в других группах существуют еще более значительные расхождения. Поскольку нет оснований полагать, что исследователи млекопитающих лучше описывают виды, исследователи подчеркивают, что недостаток Линнея можно преодолеть совместными усилиями и увеличением финансирования. Эти приключения по открытию видов могут заставить вас представить себе исследователей в стиле Индианы Джонса, пробирающихся через густые полосы джунглей. Однако есть менее сексуальные (и менее дорогие) способы описания этих животных. Например, многие образцы неописанных видов, вероятно, уже присутствуют в коллекциях естественной истории по всему миру.
Итак, всем вам, кто часами бродил по лесу в поисках каких-либо признаков легендарного мега-млекопитающего, вот вам совет: старайтесь больше.