Глубокое море вовсе не похоже на однообразную черную пустоту. Новое исследование показало: рыбы, которые там живут, обладают удивительным разнообразием форм. И эволюция лепила эти формы с разной скоростью и по-разному — в зависимости от того, где именно в океане рыбы обитают.

Ученые во главе с Элизабет Сантос, профессором эволюции, экологии и биологии организмов Университета штата Огайо, изучили почти три тысячи видов. Выяснилась любопытная вещь. Среди пелагических рыб — тех, кто плавает в открытой воде, — форм тела гораздо больше, чем среди донных обитателей. Пелагические виды бывают и круглыми, как рыба-удильщик, и вытянутыми, как угри. А вот донные рыбы на удивление похожи: у большинства из них удлиненное, сужающееся к хвосту тело. Эволюция словно тянет форму тела в разные стороны в зависимости от того, живёт рыба у дна или в толще воды.

Профессор Сантос отмечает: мы привыкли говорить о глубоком море как о чем-то едином, но на самом деле это не так. Глубокое море очень разное, и каждая его среда по-своему влияет на эволюцию. Работу опубликовали в журнале Evolution.

Исследователи взяли готовые базы данных с замерами форм тела рыб, сведениями об их родственных связях и местах обитания. В итоге в анализ попали 2882 вида лучеперых рыб, которые живут на глубине от 200 метров и ниже. А это почти 90% объема всех океанов Земли. Оказалось, что с увеличением глубины разнообразие форм только растет. И на больших глубинах эволюция идет быстрее, чем на мелководье.

Бентические (донные) виды — это рыбы и другие животные, которые проводят почти всю свою жизнь на дне океана или в непосредственной близости от него. Они могут ползать по грунту, зарываться в ил или плавать прямо над самым дном, но никогда не поднимаются в открытую толщу воды. Для них дно — это и дом, и столовая, и укрытие. У таких рыб, как правило, нет плавательного пузыря (чтобы не всплывать), а тело приспособлено к жизни под высоким давлением на твердой или мягкой поверхности. В отличие от них пелагические виды живут в толще воды и дна касаются разве что случайно.

Особенно быстро менялись те, кто живет на дне. Это странно: ведь внешне донные рыбы так похожи друг на друга. Ученые объясняют это так: у донных видов близкие родственники приспосабливались к жизни на месте, поэтому их формы застыли в одном направлении. А в открытой воде, наоборот, собрались очень далекие друг от друга виды. Они заселяли толщу воды в разное время — отсюда и буйство форм.

Получается, что главный путь к разнообразию в глубоком море — это колонизация толщи воды, а не дна. В толще воды вы встретите множество линий рыб, которые состоят в очень дальнем родстве. А в донных условиях таких линий гораздо меньше, и они живут там дольше — вот почему донные рыбы так однообразны по форме.

Исследование также проливает свет на то, как темнота меняет эволюцию морских обитателей. На глубину 200 метров проникают лишь жалкие остатки солнечного света — фотосинтез там невозможен. Эта глубокая темнота становится разделительной чертой. Она сильно влияет на то, как рыбы добывают себе еду, а это один из главных двигателей эволюции.

Профессор Сантос приводит пример:

На мелководье есть такие пелагические рыбы, как тунец — очень активный пловец. А в глубокой воде вы не увидите крупных мощных пловцов. Там темно, и рыбы в основном просто висят в воде и ждут, когда еда сама к ним приплывет. Для глубоководной пелагической рыбы годится любой тип тела — от пухлого и бесформенного до тонкого, как спичка.

Отсутствие света сказывается и на дне. На мелководье — коралловые рифы, ламинариевые леса, там идет фотосинтез. Много всего, с чем рыбы могут взаимодействовать, и это создает разнообразие форм. А глубокое дно — это в основном унылая равнина, покрытая илом. Рыбам там просто не нужно иметь разную форму.

Краткий анализ стоимости и доступности исследования

Такие исследования — дорогое удовольствие. Глубоководные экспедиции на научных судах стоят миллионы долларов, а сбор данных для почти трех тысяч видов занял годы работы множества лабораторий. Сама технология (генетический анализ, компьютерная обработка форм тел) — высокая и недоступная большинству стран.

Что было до этого и насколько это прорыв

До этой работы ученые в основном описывали глубоководных рыб по отдельности или маленькими группами. Крупных количественных анализов эволюции формы тела на таком массиве видов не было. Исследование впервые наглядно показало, что скорость эволюции в разных частях глубокого моря отличается. Раньше об этом только догадывались.

Этичность и возможный вред

Само исследование полностью этично: никто не убивал рыб специально, использовали уже опубликованные данные. Потенциальный вред — если кто-то из лиц, принимающих решения, использует выводы для оправдания глубоководного промысла. Мол, в донных видах все равно мало разнообразия, можно их вылавливать. Это было бы искажением науки. На самом деле как раз донные виды — уникальные и эволюционно уязвимые.

Когда это влияет на жизнь каждого из нас

Прямо сейчас — никак. Вы не можете сами измерить форму тела глубоководной рыбы, если вы не морской биолог. Но косвенно каждый уже пользуется результатом: эти данные помогают строить модели биоразнообразия для охраны океана. Когда-нибудь, возможно, появится образовательная онлайн-игра, где игрок будет «лепить» свою глубоководную рыбу, а компьютер скажет, насколько она эволюционно правдоподобна.

Сравнение с аналогами

Прямых аналогов нет. Есть похожие работы по коралловым рифам или мелководным рыбам. Но именно для глубокого моря и именно с разделением на донных и пелагических — это первое такое масштабное исследование. Ближайший аналог — работа 2016 года по 500 видам, но там не сравнивали скорость эволюции. Нынешняя работа в шесть раз больше по объему и дает принципиально новые выводы.

Ограничения работы

Ученые использовали только форму тела, но не учитывали внутреннее строение, биохимию или поведение. А форма тела — это лишь внешняя оболочка. Две рыбы с одинаковой формой могут вести себя абсолютно по-разному и занимать разные экологические ниши. К тому же, данные о родственных связях были взяты из генетических баз, но для глубоководных видов эти базы неполные. Для многих видов родство определено приблизительно. Исследователи честно признают это в статье, но критики скажут: выводы о разной скорости эволюции могут быть артефактом неполноты данных.

Ранее ученые рассказали, как рыбы-удильщики бросили вызов эволюционным ожиданиям.