Ученые проанализировали ДНК пингвинов и обнаружили нечто очень удивительное

Пингвины не чужды изменениям климата. Их жизненная история формировалась под влиянием повышения и понижения температуры, а их организм в высшей степени специализирован для одних из самых экстремальных условий на Земле.

Тем не менее, ученые опасаются, что эволюционный путь пингвинов может остановиться, благодаря, по-видимому, самым низким темпам эволюции, когда-либо обнаруженным у птиц.

Группа международных исследователей опубликовала одно из наиболее полных на сегодняшний день исследований эволюции пингвинов, в котором впервые объединены данные по живым и ископаемым видам пингвинов.

Исследование раскрывает бурную историю жизни пингвинов в целом: три четверти всех известных видов пингвинов, представленных в настоящее время только ископаемыми, уже вымерли.

"За 60 миллионов лет эти культовые птицы превратились в высокоспециализированных морских хищников и сейчас хорошо приспособлены к одним из самых экстремальных условий на Земле", - пишут авторы.

"Тем не менее, как показывает их эволюционная история, сейчас они стоят как часовые, подчеркивающие уязвимость фауны, адаптированной к холоду, в условиях быстрого потепления климата".

На суше пингвины могут выглядеть немного нелепо, с их неуклюжей походкой и кажущимися бесполезными крыльями. Но под водой их тела превращаются в гидродинамические торпеды, которые заставили бы любую убегающую рыбу пожалеть, что она не умеет летать.

Пингвины утратили способность летать еще 60 миллионов лет назад, до образования полярных ледниковых щитов, и перешли на ныряние с помощью крыльев.

Окаменелости и геномные данные свидетельствуют о том, что уникальные особенности, обеспечивающие пингвинам водный образ жизни, возникли на ранних этапах существования группы, причем темпы эволюционных изменений со временем, как правило, снижались.

Ученые считают, что пингвины зародились на гондванском микроконтиненте под названием Зеландия, который сейчас в основном погружен под воду океана.

Авторы работы предполагают, что предки современных пингвинов - венценосные пингвины - появились примерно 14 миллионов лет назад, на целых 10 миллионов лет позже, чем предполагали генетические анализы.

Этот период совпадает с моментом глобального похолодания, названного климатическим переходом в среднем миоцене. Живые пингвины, однако, разделились на отдельные генетические группы в течение последних 3 миллионов лет.

Пингвины расселились по всей Зеландии, а затем несколько раз перебирались в Южную Америку и Антарктиду, причем более поздние группы, вероятно, попали в Антарктическое циркумполярное течение.

Ученые обнаружили, что почти каждый вид пингвинов пережил период физической изоляции во время последнего ледникового периода.

Их контакты с другими пингвинами в это время были ограничены, так как группы были вынуждены жить в более разрозненных местах обитания дальше на север, где они все еще могли найти пищу и убежище.

В результате ДНК-пул каждой группы стал более узким, что еще больше отдалило виды друг от друга в генетическом плане.

В последовавший за этим период потепления они снова двинулись к полюсам, и некоторые группы, теперь уже гораздо более генетически отличные друг от друга, снова пересеклись.

То, как определенные группы пингвинов пережили эти важные климатические события, позволяет понять, как они могут справиться с изменениями климата, вызванными деятельностью человека.

Группы, численность которых увеличилась после потепления, имели некоторые общие черты: Они были мигрирующими и добывали корм в море. Исследователи считают, что эти особенности позволили им лучше реагировать на изменение климата, особенно способность искать добычу на большом расстоянии и перемещаться в более низкие широты.

С другой стороны, те, численность которых уменьшилась, жили в одном конкретном месте и добывали пищу ближе к берегу: такой образ жизни не слишком хорошо подходит при резком изменении условий "дома".

Но способность пингвинов к изменениям может быть ограничена не только образом жизни - похоже, она заложена в их генах.

Оказалось, что пингвины имеют самые низкие темпы эволюции среди всех видов птиц, наряду с родственным им отрядом Procellariiformes, в который входят такие птицы, как буревестники и альбатросы.

Исследователи сравнили 17 различных порядков птиц в целом, используя несколько генетических признаков, тесно связанных с темпами эволюционных изменений.

Они заметили, что у водных птиц темпы эволюции в целом ниже, чем у их наземных сородичей, поэтому они считают, что переход к водному образу жизни может сопровождаться низкими темпами эволюции. Они также считают, что темпы эволюции птиц ниже в более холодном климате.

Отряд Pelecaniformes, включающий морских птиц, таких как пеликаны и бакланы, занял почти третье место по самым низким темпам эволюции, а у водоплавающих птиц (отряд Anseriformes) эти показатели были гораздо ниже, чем у наземных птиц, таких как индейки, куры и перепела (отряд Galliformes).

Исследователи отмечают, что предковые венценосные пингвины развивались быстрее, чем ныне живущие пингвины, но даже тогда это было медленно по сравнению с другими птицами.

Половина всех ныне живущих видов пингвинов находится под угрозой исчезновения или в уязвимом положении, и ученые говорят, что их медленные темпы эволюции и нишевый образ жизни могут завести пингвинов в тупик.

"Нынешние темпы потепления в сочетании с ограниченностью убежищ в Южном океане, вероятно, намного превысят адаптационные возможности пингвинов", - пишут они.

"Риски будущего краха постоянно присутствуют, поскольку популяции пингвинов в Южном полушарии сталкиваются с быстрым антропогенным изменением климата".

Это исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.