Около 66 миллионов лет назад жизнь на Земле пережила один из самых масштабных кризисов в своей истории. Столкновение с астероидом диаметром около 14 километров выбросило в атмосферу колоссальное количество пыли и сернистых аэрозолей, которые на месяцы заслонили солнечный свет, нарушив фотосинтез и обрушив всю цепочку питания. Событие это получило название граница мела и палеогена, или K–Pg (прежнее обозначение K–T сейчас используется лишь в историческом контексте). Погибло около 75 % всех видов на планете. Нептичьи динозавры исчезли полностью, но разрушение затронуло и значительно менее заметных существ — насекомых-опылителей.
Почему кризис K–Pg мог ударить по опылителям
Пчёлы и цветковые растения — прежде всего двудольные, или эудикоты, — эволюционировали в тесном взаимодействии начиная с середины мелового периода. Обе группы начали диверсификацию примерно в одно время, около 100 млн лет назад, и стали зависеть друг от друга: пчёлы кормятся нектаром и пыльцой, а растения получают опылителей. Когда резкое падение освещённости подавило фотосинтез, многие сообщества цветковых растений понесли серьёзные потери. Палеоботанические данные из отдельных регионов, включая Северную Америку и Новую Зеландию, фиксируют резкое обеднение состава видов на рубеже K–Pg. Для пчёл, жёстко привязанных к цветковым как к источнику питания, это означало одновременный удар и по кормовой базе, и по потенциальным местам гнездования.
Ископаемая летопись пчёл, однако, крайне фрагментарна. Тела насекомых редко сохраняются в осадочных породах так же хорошо, как кости позвоночных или листья растений. Именно этот пробел и попытались заполнить исследователи.
Исследование Rehan, Leys и Schwarz: молекулярная летопись
В 2013 году в журнале PLOS ONE была опубликована работа Сандры Рехан, Ремко Лейса и Майкла Шварца — «Первые свидетельства массового вымирания, затронувшего пчёл вблизи границы K–T». Учёные использовали не ископаемые останки, а молекулярную филогению: сравнивали последовательности ДНК у 229 видов из подсемейства Xylocopinae (пчёлы-плотники в широком смысле), охватывающего четыре трибы — Xylocopini, Ceratinini, Allodapini и Manueliini.
Байесовский анализ расхождения генетических линий (методы BEAST и MrBayes) позволил восстановить хронограмму эволюции этой группы. Корень подсемейства датируется примерно 85–107 млн лет назад — совпадая с периодом активной радиации эудикотов. Затем графики накопления линий показали характерную антисигмоидальную кривую: ранняя диверсификация, длительный период кажущегося отсутствия новых расхождений, а затем резкий скачок видообразования вскоре после рубежа K–Pg.
Две конкурирующие интерпретации
Подобная кривая математически совместима с двумя разными сценариями. Первый — «модель длинного запала»: группа очень медленно накапливала разнообразие на протяжении 20–30 млн лет, а затем резко ускорилась. Второй — модель массового вымирания: большая часть линий погибла около 66 млн лет назад, после чего выжившие дали начало быстрой экологической радиации в опустевших нишах.
Симуляции, выполненные с помощью программы TreeSim, показали, что оба сценария теоретически могут воспроизвести наблюдаемую форму кривой. Тем не менее авторы считают модель массового вымирания существенно более правдоподобной по биологическим основаниям. Если бы речь шла о «длинном запале», потребовалось бы объяснить, почему четыре трибы с разными биологическими стратегиями и независимыми центрами происхождения (Азия, Африка, Южная Америка) все одновременно ускорили диверсификацию — без общего внешнего толчка. Кроме того, именно в конце мела эудикоты активно расширяли разнообразие, и было бы биологически странно, если бы их опылители в этот же период практически остановились в развитии.
Что именно показывает исследование и чего оно не доказывает
Здесь важно быть точными. Работа Rehan et al. не описывает находок массовых захоронений пчёл в породах K–Pg — таких данных не существует. Учёные не утверждают, что все пчёлы вымерли: речь идёт о возможном резком сокращении разнообразия в одном подсемействе, Xylocopinae. Выводы сделаны на основе молекулярной модели, а не прямых палеонтологических свидетельств; авторы подчёркивают, что отличить массовое вымирание от «длинного запала» с помощью симуляций невозможно — необходимы аргументы из биогеографии и экологии.
Нельзя автоматически переносить этот вывод на всех насекомых-опылителей. Для семейства Colletidae — другой крупной группы пчёл — отдельный анализ не выявил сигнала вымирания на границе K–Pg. Вероятно, предковая линия современных Colletidae возникла позже этой границы и несёт в себе иную эволюционную историю.
Связь между цветковыми растениями и опылителями
Xylocopinae возникли примерно в то же время, что и ранние эудикоты: молекулярные датировки совпадают с эпохой активного распространения цветковых в меловом периоде. Эта синхронность сама по себе говорит о том, что эволюция пчёл была тесно сопряжена с разнообразием растений-хозяев. Если часть линий Xylocopinae действительно исчезла около 66 млн лет назад вместе с волной растительных вымираний, это могло переформатировать отношения опылителей и растений на миллионы лет вперёд.
После рубежа K–Pg кривая линий резко идёт вверх — все четыре трибы начинают быстрое видообразование практически синхронно. Это соответствует общей картине экологической радиации: выжившие линии заполняют ниши, образовавшиеся после гибели конкурентов. Тот же паттерн хорошо известен для млекопитающих, которые именно в палеоцене резко расширились после исчезновения нептичьих динозавров.
Почему эта история важна сейчас
Работа Rehan, Leys и Schwarz остаётся одной из немногих попыток применить молекулярную филогенетику для реконструкции кризисов, затронувших насекомых-опылителей в глубоком геологическом прошлом. Пчёлы сегодня испытывают серьёзное давление со стороны изменения климата, утраты местообитаний и агрохимикатов. Понимание того, как полинаторы переживали и восстанавливались после катастрофических перестроек экосистем в прошлом, помогает оценить их потенциальную устойчивость или уязвимость в будущем.
Однозначного ответа на вопрос, действительно ли пчёлы пережили массовое вымирание 66 млн лет назад, молекулярная филогения дать не может — это задача для ископаемой летописи, которая пока остаётся почти пустой. Но косвенный сигнал, считанный из ДНК современных пчёл-плотников, делает эту гипотезу заслуживающей серьёзного внимания.
Читайте также: Цветы появились на Земле в то же время, что и динозавры