Молекулярные часы

Определение

Молекулярные часы — метод оценки того, сколько времени назад две линии разошлись от общего предка, основанный на числе генетических различий, накопившихся между их последовательностями ДНК с момента этого расхождения. Лежащее в основе допущение состоит в том, что определённые типы мутаций накапливаются с примерно постоянной средней скоростью со временем, поэтому генетическую дистанцию между ДНК двух видов можно перевести в оценочное число лет с момента их общего предка — при условии, что часы откалиброваны хотя бы по одной точке известного возраста, обычно по надёжно датированной окаменелости.

Почему бабочкам этот метод особенно нужен

Окаменелости бабочек исключительно редки. Крылья — тонкие, хрупкие структуры, которые быстро разлагаются и сохраняются лишь при необычных условиях: в мелкозернистых осадочных породах, вулканическом пепле или янтаре, — оставляя в прямой летописи окаменелостей огромные пробелы на протяжении больших отрезков эволюционной истории чешуекрылых. Там, где для динозавров или многих морских беспозвоночных существуют плотные последовательности окаменелостей, позволяющие напрямую датировать ключевые эволюционные события, эквивалентные моменты в эволюции бабочек нередко вообще не имеют летописи окаменелостей. Анализ молекулярных часов, откалиброванный по горстке существующих надёжных окаменелостей чешуекрылых, во многом закрывает этот пробел, позволяя исследователям оценивать время расхождения для связей, которые одни лишь окаменелости прояснить не могут.

Что показали молекулярные часы

Исследования молекулярных часов помещают происхождение настоящих бабочек (надсемейства Papilioidea) примерно на 100 миллионов лет назад, отделившихся изнутри гораздо более древних и разнообразных линий молей. Основные современные семейства бабочек, по оценкам, разнообразились несколько позже, при этом ряд исследований обнаруживает ускорение темпа видообразования, в целом совпадающее с распространением цветковых растений в меловом периоде, — что согласуется с коэволюционным отношением между бабочками и цветами, от которых многие виды зависят как взрослые особи, а через кормовые растения — и как гусеницы, хотя и не служит окончательным доказательством этого.

Ограничения метода

Оценки молекулярных часов несут реальную неопределённость: скорости мутаций не идеально постоянны у всех линий и во всех частях генома, а сами калибровочные окаменелости несут неопределённость датировки, которая переносится в итоговую оценку. Современные подходы учитывают это, используя несколько калибровочных точек, явно моделируя вариацию скорости (так называемые «расслабленные» молекулярные часы) и приводя диапазон правдоподобных дат расхождения вместо единственной цифры — заметное улучшение по сравнению с ранними исследованиями молекулярных часов, предполагавшими единую фиксированную скорость мутаций на всём протяжении.

Смотрите также: таксономия, эволюция бабочек: 150 миллионов лет.