Родиной современных пингвинов назвали Австралию и Новую Зеландию
Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Пингвины (Sphenisciformes) — единственная группа современных морских птиц, все представители которой отказались от полета. Это, однако, не помешало им широко распространиться по Южному полушарию, от Антарктиды на юге до Галапагосских островов на севере. Сегодня здесь обитает 18 видов пингвинов, которые отличаются размерами, кормовыми предпочтениями и особенностями размножения.
В последние годы палеонтологи обнаружили целый ряд ископаемых видов пингвинов, включая гигантские формы ростом с человека. Тем не менее об эволюции этой группы все еще известно недостаточно. Например, неясно, возникла ли она в Антарктиде, после чего расселилась на север, или же колонизировала Южное полушарие из Субантарктики. Возраст последнего общего предка всех современных пингвинов неизвестен: по разным оценкам, он мог жить от 9,9 до 47,6 миллиона лет назад.
Пролить свет на этот вопрос решила команда специалистов во главе с Хулианой Вианной (Juliana A. Vianna) из Папского католического университета Чили. Исследователи проанализировали геномы 22 особей, представляющих все 18 современных видов. Это позволило выяснить, что их общий предок жил на побережье Австралии или Новой Зеландии в раннем миоцене, около 21,9 миллиона лет назад.
Сначала от общего предка всех современных пингвинов отделилась ветвь, представители которой колонизировали Антарктику и дали начало королевским и императорским пингвинам (Aptenodytes). Затем сходный путь проделали предки рода Pygoscelis, к которому относятся пингвины Адели (P. adeliae), а также антарктические (P. antarcticus) и субантарктические (P. papua). Позднее произошла диверсификация двух более теплолюбивых клад, Spheniscus + Eudyptula и Megadyptes + Eudyptes. Авторы связывают их расселение по Южному полушарию и образование новых видов с образованием пролива Дрейка и усилением Антарктического циркумполярного течения около 11,6 миллиона лет назад. В дальнейшем эволюция пингвинов во многом определялась похолоданием на рубеже плиоцена и плейстоцена, а также формированием новых архипелагов в океане.
Согласно климатическим реконструкциям, родина предков всех ныне живущих пингвинов была довольно прохладным местом. Максимальная температура поверхности моря здесь составляла около девяти градусов по Цельсию. Это соответствует климату нынешней Субантарктики, где до сих пор живут некоторые виды пингвинов. При этом другие виды смогли освоить как более холодные, так и более теплые воды. Рекорд термоустойчивости принадлежит галапагосскому пингвину (Spheniscus mendiculus), которые переносит температуру воды более 27 градусов Цельсия. Он, а также другой теплолюбивый вид, очковый пингвин (S. demersus) с южной оконечности Африки, возникли относительно недавно, около 0,59 миллиона лет назад. Проникнуть далеко на север их предкам помогло плейстоценовое похолодание.
Команде удалось выявить у разных видов пингвинов 104 гена с признаками положительного отбора. Они образуют две группы, первая из которых отвечает за клеточные функции, а вторая — за иммунитет, работу почек и сердечно-сосудистой системы. По мнению авторов, многие гены из второй группы эволюционировали, чтобы обеспечить пингвинам возможность нырять и поддерживать высокую температуру тела в холодных условиях. Они отвечают за осмо- и терморегуляцию, а также метаболизм кислорода.
Генетические данные также позволили реконструировать динамику численности различных видов пингвинов. Популяции одиннадцати из них выросли в промежутке между 40 и 70 тысячами лет назад, однако затем резко снизились в период последнего ледникового максимума. Это свидетельствует, что отдельные виды пингвинов узко специализированы к своим экологическим и термальным нишам. Выживание в эпоху быстрых антропогенных изменений климата может стать для них непосильной задачей.
Недавно в Новой Зеландии обнаружили древнего хохлатого пингвина возрастом более трех миллионов лет назад. Добавив его в родословную всех пингвинов, ученые получили новые подтверждения, что общий предок отряда жил на территории Новой Зеландии. Здесь же появился и род хохлатых пингвинов, который затем широко распространился по Субантарктике.