Как показывают молекулярно-генетические исследования, все ныне существующие виды кошек произошли от пантероподобного хищника, жившего в Юго-Восточной Азии 10.8 млн лет назад. Первой ветвью, отделившейся от этой прародительской формы, стала линия пантеры, представленная сегодня несколькими видами крупных рычащих кошек. Впоследствии от предковой группы отделились еще семь ветвей (линий) кошачьих. По мере того как понижался и повышался уровень Мирового океана, кошки переселялись на другие континенты и давали начало новым видам. Примерно 8—10 тыс. лет назад на Ближнем Востоке был одомашнен один из самых маленьких представителей кошачьих. Несмотря на значительный эволюционный успех, почти все дикие виды кошек по вине человека находятся сегодня на грани вымирания.

Таинственные и элегантные, кошки доставляют массу хлопот не только своим хозяевам, вынужденным предоставлять им самые удобные кресла и диваны, но и ученым, пытающимся разгадать тайну происхождения и эволюции их диких сородичей. Где появились первые представители современных кошачьих? Когда и почему они покинули свою родину и отправились скитаться по континентам? Сколько видов кошачьих существует на самом деле и в каких родственных отношениях друг с другом они находятся?

По мнению большинства специалистов. семейство кошачьих (Felidae) объединяет 37 видов животных, но предлагаемые учеными схемы их классификации сильно разнятся: количество родов варьирует от двух до 23. И как тут поспоришь? Ведь все виды кошек анатомическим строением похожи друг на друга как близнецы. Они серьезно различаются размерами тела, но отличить, например. череп льва от черепа тигра нелегко даже специалисту.

Однако появившиеся недавно эффективные методы изучения ДНК и прорыв в расшифровке геномов различных живых организмов позволили ученым вплотную приблизиться к решению этой проблемы.

Вооружившись новейшими технологиями и заручившись поддержкой коллег из других научных учреждений, авторы настоящей статьи попытались впервые построить научно достоверное родословное (филогенетическое) древо семейства кошачьих. Сравнив одни и те же нуклеотидные последовательности 30 генов каждого из ныне существующего вида кошек. мы смогли выделить основные ветви древа. Для того чтобы установить сроки возникновения каждой из них, мы воспользовались достоверно датированными ископаемыми останками животных и так называемым методом молекулярных часов, позволяющим оценить время, истекшее с момента отделения одного вида от предковой формы на основании степени различия их генов.

Изучив ДНК 37 видов кошек, мы сразу же пришли к выводу, что все семейство кошачьих можно разделить на 8 основных групп (линий). Нас впечатлил и обнадежил тот факт, что группы, выделенные нами исключительно с помощью молекулярно-генетического анализа, во многом соответствовали классификации кошачьих, основанной на морфологических, биохимических и физиологических характеристиках. Так. одна из линий включает самых крупных рычащих кошек (льва, тигра, леопарда, ягуара и снежного барса). Способность к рычанию связана у них с неполным окостенением гиоида (подъязычной кости), расположенного в передней области шеи между гортанью и нижней челюстью. В эту же группу попали и два вида дымчатого леопарда (обыкновенный и борнеоский) — кошки средних размеров с красивым мехом «мраморного» окраса, которые не могут рычать, т.к. имеют несколько иное строение костного аппарата шеи.

Сравнение нуклеотидных последовательностей генов позволило нам не только выделить несколько линий кошачьих, но и определить время их возникновения. Однако для того чтобы получить общую картину эволюционной истории кошек, нужно было выяснить еще два важных обстоятельства — установить, где эти хищники впервые появились на планете и как происходило их расселение по свету. Прежде всего мы обратили внимание на современное географическое распространение каждого вида кошачьих и географию мест находок ископаемых останков их далеких предков. Затем мы взглянули на проблему с точки зрения геологов, способных судить о подъеме и падении уровня Мирового океана по составу ископаемых отложений. Когда уровень моря был невысок, континенты соединялись перешейками. по которым млекопитающие могли свободно перемещаться из одной части света в другую. Когда уровень моря снова поднимался. животные на континентах и островах вновь оказывались в изоляции от остального мира, что и привело к столь сильному генетическому изменению популяции. В конце концов ее представители потеряли способность скрещиваться с потомками своих бывших родственников. Процесс «репродуктивного дистанцирования» является одним из основных механизмов видообразования.

Исходя исключительно из анализа ископаемых находок, большинство специалистов считают, что последним общим предком современных кошачьих был псевдэлур (Pseudaelurus) — кошка, обитавшая в Европе 9—20 млн. лет назад. (Псевдэлур был далеко не самой древней кошкой на планете: крупные саблезубые кошки, или нимравиды, жили на Земле примерно 35 млн лет назад, но все их потомки вымерли.) Между тем, проведенное нами молекулярно-генетическое исследование указывает на то, что все современные кошки произошли лишь от одного из нескольких видов псевдэлура, обитавшего в Азии примерно 11 млн лет назад. Мы не знаем, к какому именно виду псевдэлура принадлежала эта предковая форма, но, вероятно, прародители всех 37 современных представителей кошачьих относились к какой-то группе древних азиатских кошек.

Для построения эволюционного древа кошачьих исследователи сравнили нуклеотидные последовательности ДНК всех 37 представителей семейства. Время отделения ветвей от исходного ствола определялось на основании изучения ископаемых останков животных.

Восемь линий кошек

    1. ЛИНИЯ ПАНТЕРЫ
      Кошки средних и крупных размеров, весом от 15 до 350 кг — доминантные хищники в экосистемах и на населяемых ими континентах. Основу их рациона составляют крупные травоядные млекопитающие. В отличие от всех остальных представителей семейства лев, тигр, ягуар, леопард (пантера) и снежный барс могут рычать; такой способностью они обязаны неполному окостенению гиоида (подъязычной кости). Два вида дымчатого леопарда издавать рычание не способны
    2. ЛИНИЯ БОРНЕОСКОЙ КОШКИ
      Распространение этой малоизученной группы кошек мелких и средних размеров весом 2—16 кг ограничено массивами тропических лесов Юго-Восточной Азии. Прежде систематики не выделяли их в особую группу
    3. ЛИНИЯ КАРАКАЛА
      Кошки средних размеров весом от 5 до 25 кг обитают исключительно в Африке. Несмотря на то что все представители этой линии обладают характерным внешним видом, прежде ученые не выделяли их в особую группу.
    4. ЛИНИЯ ОЦЕЛОТА
      Кошки мелких и средних размеров весом от 1,5 до 16 кг населяют различные типы местообитаний по всей территории Центральной и Южной Америки. В отличие от остальных представителей семейства кошачьих, клетки которых содержат по 38 хромосом, кошки данной группы (рода Leopardus) имеют по 36 хромосом.
    5. ЛИНИЯ РЫСИ
      Кошки средних размеров и весом 6—20 кг с короткими хвостами и заостренными кончиками ушных раковин. Рыси населяют умеренные зоны Северной Америки и Евразии и питаются главным образом зайцами и кроликами. Все рыси (за исключением иберийской) издавна служили одним из основных объектов пушного промысла.
    6. ЛИНИЯ ПУМЫ
      Разнообразная группа кошек мелких, средних и крупных размеров (вес ягуарунди составляет всего 3—10 кг, а гепарда — 21—65 кг). Все представители группы возникли в Северной Америке, но впоследствии переселились на три других континента. Самый многочисленный представитель линии — пума (кугуар) — в некоторых частях ареала служит объектом несанкционированной охоты.
    7. ЛИНИЯ БЕНГАЛЬСКОЙ КОШКИ
      Мелкие азиатские кошки весом 2—12 кг населяют разнообразные типы местообитаний -от мангровых лесов Юго-Восточной Азии до монгольских степей. Бенгальская кошка — самый многочисленный представитель диких кошачьих в Азии.
    8. ЛИНИЯ ДОМАШНЕЙ КОШКИ
      Мелкие кошки весом от 1 до 10 кг. Дикие представители группы распространены в Африке и Евразии, домашние кошки — по всему свету.

 

40_1

Первая волна миграции кошек

40_2

Вторая волна миграции кошек

Примерно 9 млн лет назад потомки пантероподобного хищника, ставшего прародителем всех современных видов кошек, начали переселяться со своей родины, Азии, в Африку (M1) и Северную Америку (М2), а много позднее — и в Южную Америку (МЗ). Расселению кошачьих способствовало сильное понижение уровня моря, в результате которого образовались «мостики суши» через Берингов пролив и Красное море в его северной и южной оконечностях .

Вторая волна миграции кошачьих началась 1—4 млн лет назад, когда в результате нового понижения уровня моря между континентами вновь образовались многочисленные перешейки. Последнее в истории кошачьих путешествие совершила пума 8—10 тыс. лет назад (М11)

Общая численность домашних кошек на планете — примерно 600 млн. особей. Ископаемые останки разных представителей кошачьих настолько похожи, что даже специалисты порой затрудняются определить, какому зверю (например, льву или тигру) принадлежит найденный череп
Львы, тиры, ягуары, леопарды (пантеры) и снежные барсы — единственные представители семейства кошачьих, которые умеют рычать. Этой способностью они обязаны неполному окостенению гиоида (подъязычной кости)

Первая группа кошачьих, обособившаяся от загадочной азиатской кошки 10.8 млн лет назад, дала линию пантеры (1), к которой сегодня относятся все крупные рычащие кошки планеты и два вида дымчатого леопарда. Примерно через 1.4 млн лет от исходного ствола отделилась группа борнеоской кошки (2), представленная в настоящее время тремя мелкими видами животных, до сих пор населяющими Юго-Восточную Азию. Третья группа дала начало линии каракала (3), включающей сегодня три вида кошек средних размеров, чьи прародители 8—10 млн лет назад переселились из Азии в Африку и таким образом совершили первую в истории кошачьих трансконтинентальную миграцию (верхняя карта на стр. 40). В те времена уровень моря был ниже сегодняшнего на 60 м. и Аравийский полуостров соединялся с Африкой двумя перешейками на северной и южной окраинах Красного моря.

Примерно в это же время кошки расселились и в северной части Азии, а затем по сухопутному мостику, протянувшемуся через Берингов пролив, начали перебираться на Аляску. Когда они обосновались в Европе. Африке и Северной Америке, поднявшийся уровень моря вновь разобщил континенты. Географическая изоляция и изменение условий существования привели к появлению множества новых видов кошачьих. В Северной Америке линии оцелота (4) и рыси (5) обособились от исходной группы 8 и 7.2 млн лет назад соответственно. Ветвь оцелота в конце концов разделилась здесь на два вида, линия рыси дала начало четырем — двум европейским и двум американским рысям. От линии пумы (6), отделившейся 6.7 млн лет назад, произошли три вида — пума (называемая также кугуаром и горным львом), ягуарунди и американский гепард. Все они возникли в Западном полушарии: их ископаемые останки обнаружены только в горных породах Америки.

Около 2—3 млн лет назад на планете началось новое оледенение, вызвавшее падение уровня воды в морях и, наряду с континентальным дрейфом, образование Панамского перешейка, соединившего два американских континента. Несколько представителей кошачьих воспользовались данным обстоятельством и, мигрировав в южном направлении, оказались на континенте, начисто лишенном плацентарных хищников (медведей, собак, скунсов и т.д.). Южная Америка пребывала в полной изоляции от северных частей света десятки миллионов лет и изобиловала сумчатыми млекопитающими, среди которых насчитывалось всего несколько хищных видов. Но попавшие сюда кошки давно уже превратились в «закоренелых» хищников — крупных, проворных, кровожадных и смертельно опасных для других животных. Вскоре почти все плотоядные сумчатые обитатели Южной Америки были вытеснены хищниками-иммигрантами, такими, например, как представители линии оцелота, давшей здесь начало семи видам кошачьих, которые до сих пор здравствуют в Южной Америке.

Когда примерно 12 тыс. лет назад закончилось последняя ледниковая эпоха и начали постепенно таять толстые ледовые щиты, покрывавшие всю территорию современной Канады и северной части США, бесплодные ледяные пустыни Северной Америки стали понемногу превращаться в зеленые лесные массивы и бескрайние травянистые равнины (прерии). Однако резкое потепление климата обернулось для многих североамериканских животных настоящей катастрофой. На континенте вымерло 75% крупных видов млекопитающих: мамонты, мастодонты, гигантские наземные ленивцы, американские львы, саблезубые кошки и многие другие. Гепарды избежали полного вымирания только потому, что за несколько миллионов лет до потепления, когда уровень моря был еще невысок, некоторые из их предков возвратились из Северной Америки в Азию, а затем проникли и в Африку. Часть пум пережила катастрофические события в Южной Америке. а много поколений спустя они вновь заселили Северную Америку. Представители остальных видов южноамериканских кошачьих перебираться туда не захотели.

Примерно в то самое время, когда гепарды возвращались по перешейку через Берингов пролив из Северной Америки в Азию, от группы американских кошачьих отделились ветви бенгальской (7) и домашней кошек (8). представители которых также перебрались по Берингову перешейку в Азию. Впоследствии прародители линии бенгальской кошки широко расселились по территории Азии и дали начало пяти видам кошачьих — бенгальской кошке и четырем более мелким видам животных, которые сегодня водятся в Индии (ржавая кошка). Монголии (манул). Индонезии (суматранская кошка) и некоторых других изолированных регионах Азии (кошка-рыболов).

В этот же период в Азии значительно расширили свои ареалы и крупные рычащие представители линии пантеры. Огромные 300-килограммовые тигры расселились по всей Южной и Восточной Азии (на территории современных Индии. Индокитая и Китая), а снежные барсы отлично приспособились к жизни на высоких склонах Гималаев и Алтайских гор в северной и западной частях Центральной Азии. Леопарды оккупировали не только юго-западную часть Азии, но и проникли в Африку. где встречаются и поныне. Львы и ягуары мигрировали в Северную Америку в позднем плейстоцене (примерно 3—4 млн лет назад). Несмотря на то что на этом континенте оба зверя пали жертвами плейстоценового вымирания видов, связанного с резким потеплением климата, ягуары незадолго до катастрофы обосновались в Южной Америке, а львы проникли в Африку, обнаружив здесь более благоприятные условия для жизни, чем в Европе, Азии и Северной и Южной Америке. В Африке сегодня царь зверей отчаянно борется за выживание: количество львов здесь не превышает 30 тыс. особей. В Азии они практически вымерли: крошечная реликтовая популяция азиатских львов численностью примерно 200 животных уцелела лишь в Гирском заповеднике на западе Индии.

Проведенное нами генетическое исследование заставляет по-новому взглянуть и на проблему вымирания тигров. Примерно 37 тыс. лет назад извержение крупного вулкана Тоба на о. Борнео уничтожило в Восточной Азии десятки видов млекопитающих и едва не стерло с лица земли популяцию тигров. Выжившие звери по сути дела дали начало новой расе животных, которая размножилась и вновь расселилась по этому региону планеты. Но незначительное генетическое разнообразие их современных потомков свидетельствует о том, что после извержения вулкана Тоба уцелела лишь небольшая группа тигров, которая и продолжила родословную этих хищников.

Заключительный этап вековечного странствия кошек по планете — переселение из джунглей в человеческие жилища — начался в густых лесах и бескрайних пустынях бассейна Средиземного моря. Именно здесь 2.5—3.5 млн лет назад появилось несколько маленьких, весом менее 10 кг. видов кошачьих — восточноазиатская камышовая кошка, ближневосточная барханная кошка, африканская черноногая кошка и вездесущая дикая кошка с четырьмя подвидами (европейским, центрально-азиатским, ближневосточным и китайским). С ближневосточного подвида дикой кошки и начался один из самых успешных экспериментов в истории человечества — превращение маленького агрессивного зверька в ласковое домашнее животное. Процесс одомашнивания стал более понятным благодаря молекулярно-генетическим исследованиям аспиранта Оксфордского университета Карлоса Дрисколла (Carlos Driscoll). обнаружившего. что все домашние кошки являются носителями точно такого же генетического материала, что и их азиатские дикие собратья, обитающие в Израиле и на Ближнем Востоке.

Сегодня имеются все основания полагать, что кошки были одомашнены на Ближнем Востоке 8—10 тыс. лет назад, когда вокруг первых сельскохозяйственных угодий начали возникать мелкие поселения кочевников. Древнейшие фермеры выращивали пшеницу и ячмень, и дикие кошки, привлеченные, возможно, изобилием грызунов в зернохранилищах. сами предложили людям помощь в качестве непримиримых врагов сельскохозяйственных вредителей. Скрытные, осторожные зверьки мало-помалу привыкали к людям, становились ручными, усердно размножались и в конце концов навсегда связали свою судьбу с благодарным им человеком.

Картина эволюционного развития семейства кошачьих, воссозданная нами на основании анализа их генов, служит одним из первых опытов по изучению «геномных предысторий» живых организмов. В паттернах генетической изменчивости, носителями которых служат все виды животных. содержится бесценная информация об эволюционном родстве живых существ, их миграциях, сокращениях численности и расселении по планете.

Где сегодня живут кошки
    • ЕВРОПАЕвропейская дикая (лесная) кошка, Иберийская рысь

 

    • АФРИКА (к югу от пустыни Сахара)Золотая кошка, Африканский лев, Африканская дикая кошка, Черноногая кошка, Каракал, Гепард, Леопард (пантера), Сервал

 

    • СЕВЕРНАЯ АЗИЯАзиатская дикая кошка, Китайская дикая горная кошка, Обыкновенная рысь, Манул, Снежный барс

 

    • ТРОПИЧЕСКАЯ АЗИЯКошка Темминка, Азиатский лев, Борнеоская кошка, Борнеоский дымчатый леопард, Кошка-рыболов, Суматранская кошка, Камышовая кошка Леопард (пантера), Бенгальская кошка, Мраморная кошка, Ржавая кошка, Барханная кошка, Тигр

 

    • СЕВЕРНАЯ АМЕРИКАРыжая рысь, Канадская рысь, Ягуар, Пума

 

  • ЮЖНАЯ АМЕРИКААндская кошка, Кошка Жоффруа, Ягуар, Ягуарунди, Чилийская кошка, Маргай, Оцелот, Онцилла, Пампасская кошка, Пума

Пытаясь классифицировать семейство кошачьих, систематики сталкивались со значительными трудностями: ископаемые останки этих животных попадаются крайне редко, а определить их видовую принадлежность порой не по силам даже маститым палеонтологам. Изучив ДНК всех 37 современных видов кошек, авторы этой статьи смогли разделить семейство на 8 линий (родов). Кроме того, они исследовали и ДНК 7 видов зверей из близкородственного кошачьим семейства виверровых (Viverridae), к которому относятся мангусты, циветы и многие другие животные. ДНК и окаменелости данных видов служили базисной линией для датировки дивергенции семейства кошачьих. Ученые провели анализ ДНК половых хромосом (X и У) и митохондрий (структур, обеспечивающих клетки энергией и передаваемых по наследству по материнской линии). Они определяли нуклеотидную последовательность 30 различных генов, таким образом, у каждого вида кошек в общей сложности была изучена последовательность 22789 пар азотистых оснований. Примерно половина последовательностей нуклеотидову разных видов кошачьих была неодинаковой. На основании таких различий исследователи и определяли степень родства между видами и оценивали их эволюционный возраст. С течением времени гены всех живых организмов изменяются. Чем раньше возникает вид, тем более серьезные изменения претерпевают его гены, а потому с уверенностью можно говорить о том, что чем больше одинаковых генетических изменений имеют два вида животных, тем в более тесных родственных отношениях они состоят.

После того как с помощью анализа ДНК были определены основные «узлы ветвления» родословного древа кошачьих, перед специалистами встала задача установить время обособления каждой ветви животных. Для этого они обратились к изучению ископаемых останков кошек. С помощью методов радиоуглеродной датировки палеонтологи уже давно определили возраст десятков древних видов кошачьих. В результате были установлены 16 «эпохальных дат» ветвления их родословного древа. Затем особая компьютерная программа использовала полученные генетические данные для оценки времени, отделяющего нас от каждого из основных узлов ветвления эволюционного древа. (Данный метод, получивший название «молекулярных часов», предполагает, что скорость некоторых эволюционных изменений организмов остается в течение длительных промежутков времени постоянной. Иными словами, на протяжении миллионов лет гены могут подвергаться мутациям с определенной частотой. Таким образом, различия ДНК двух видов животных могут служить своего рода «часами» для определения времени их обособления от общего предка.) Последнее достижение молекулярной генетики кошачьих — полная расшифровка генетической информации, содержащейся в ДНК кошки абиссинской породы по кличке Корица. Полные геномные карты, полученные для домашней кошки и еще 32 видов млекопитающих (человека, мыши, собаки, коровы, слона и др.), дают эволюционистам поистине бесценную информацию о развитии млекопитающих на протяжении последних 100 млн лет.

 

Добавить комментарий

Set your Twitter account name in your settings to use the TwitterBar Section.