Инструмент ИИ показывает, что климатические изменения подпитывали всплески эволюции птиц

Ученые из Мичиганского университета с помощью искусственного интеллекта выяснили, что эволюция воробьинообразных птиц происходила не постепенно, а резкими скачками. Более того, эти периоды стремительных изменений совпадали с крупными климатическими перестройками на Земле. Согласно эволюционной теории, новые группы организмов могут быстро изменяться и разнообразиться, после чего темпы эволюции замедляются. До сих пор такие процессы в основном изучали по ископаемым останкам, однако теперь исследователи смогли обнаружить их, анализируя строение современных птиц.

Для работы ученые изучили более 2 тысяч видов воробьинообразных и собрали свыше 170 тысяч измерений их скелетов. Большинство образцов было взято из музейных коллекций. Чтобы обработать такой объем данных, команда использовала разработанную ими систему ИИ Skelevision. Она анализирует фотографии скелетов и автоматически измеряет около десятка различных костей. На обработку одного экземпляра уходит менее минуты, что позволяет быстро оцифровывать целые музейные коллекции.

Затем исследователи создали новый статистический метод под названием Bifrost, который позволил проследить, как менялась форма тела воробьинообразных на протяжении примерно 45 миллионов лет. Такой подход дал возможность рассматривать организм как единую систему, а не анализировать отдельные кости по отдельности. Анализ показал, что один из самых мощных эволюционных скачков произошел около 35 миллионов лет назад – во время перехода от эпохи эоцена к олигоцену, когда на Земле началось резкое глобальное похолодание. Еще один период заметного замедления эволюции пришелся примерно на 15 миллионов лет назад и также совпал с крупными изменениями климата.

По словам авторов, результаты подтверждают предположение, что резкие изменения окружающей среды открывают перед видами новые экологические возможности. В такие периоды организмы быстро приспосабливаются к новым условиям, а затем, когда свободных экологических ниш становится меньше, темпы эволюции постепенно снижаются.

Дополнительный анализ выявил еще одну закономерность. Оказалось, что скорость эволюции зависит и от того, где живут птицы. Виды, обитающие в высоких широтах с более суровым климатом и выраженной сменой сезонов, меняются быстрее, чем их родственники, живущие вблизи экватора. Это указывает на то, что нестабильные условия среды могут ускорять эволюционные процессы.