Kalbant apie evoliuciją: laukiniai gyvūnai keičiasi greičiau, nei kas nors manė

Kalbant apie evoliuciją: laukiniai gyvūnai keičiasi greičiau, nei kas nors manė

Timothée Bonnet, Australijos nacionalinis universitetas

2022 m. gegužės 27 d


Kaip greita evoliucija? Tyrėjai mato, kad laukiniai gyvūnai vystosi dešimtmečius, o ne šimtmečius. Mes tiriame, kaip ir kodėl.

Adaptyviosios evoliucijos metu natūrali atranka sukelia genetinius bruožų pokyčius, kurie skatina atskirų organizmų išlikimą ir dauginimąsi.

Nors Charlesas Darwinas manė, kad procesas vyko per geologinį laikotarpį, mes matėme dramatiškos adaptacinės evoliucijos pavyzdžius per kelias kartas. Dėl oro užterštumo pipirinė kandis pakeitė spalvą, dėl brakonieriavimo kai kurie drambliai prarado iltis, o žuvys išaugo atsparumo toksinėms cheminėms medžiagoms.

Tačiau vis dar sunku pasakyti, kaip greitai šiuo metu vyksta prisitaikanti evoliucija. Mes taip pat nežinome, ar tai turi įtakos gyventojų, kuriems kyla iššūkis dėl aplinkos pokyčių, likimo.

Norėdami išmatuoti prisitaikančios evoliucijos greitį laukinėje gamtoje, kelis dešimtmečius ištyrėme 19 paukščių ir žinduolių populiacijų. Mes nustatėme, kad jie vystosi du kartus ar keturis kartus greičiau, nei buvo pasiūlyta ankstesniame darbe. Ši adaptyvi evoliucija gali atlikti svarbų vaidmenį sprendžiant, kaip per gana trumpą laiką keičiasi laukinių gyvūnų savybės ir populiacijos.

Susijęs: Australijos papūgos keičia savo kūno formas, kad susidorotų su klimato kaita

Evoliucinio biologo įrankiai: matematika ir žiūronai

Kaip išmatuoti, kaip greitai vyksta prisitaikanti evoliucija? Pagal „pagrindinę natūralios atrankos teoremą“ genetinio „tinkamumo“ išgyventi ir daugintis skirtumo tarp individų populiacijoje dydis taip pat atitinka populiacijos prisitaikymo evoliucijos greitį.

„Fundamentali teorema“ žinoma jau 90 metų, tačiau ją sunku pritaikyti praktiškai. Bandymai naudoti teoremą laukinėse populiacijose buvo reti ir kenčia nuo statistinių problemų.

Keturių po dviejų nuotraukų tinklelis, kuriame pavaizduota nuostabi fėja, hihi, žvirblis giesmininkas, mėlynoji zylė, rezus makaka, geltonasis babuinas, sniego pelėnas ir dėmėtoji hiena
Mes ištyrėme kelių rūšių prisitaikymo evoliuciją, įskaitant nuostabųjį fėjų, hihi, giesmininką, mėlynąją zylę, rezus makaką, geltonąjį babuiną, snieginį pelėną ir dėmėtąją hieną. Timothée Bonnet, Geoffas Bealsas, Pirminas Nietlisbachas, Ashley Latimer, Lauren Brent, Fernando Campos, Oliveris Höneris, pateiktas autorius

Dirbome su 27 tyrimų institucijomis, kad surinktume duomenis iš 19 laukinių populiacijų, kurios buvo stebimos ilgą laiką, kai kurios – nuo ​​šeštojo dešimtmečio. Tyrėjų kartos rinko informaciją apie kiekvieno individo gimimą, poravimąsi, dauginimąsi ir mirtį šiose populiacijose.

Kartu šie duomenys atspindi apie 250 000 gyvūnų ir 2,6 milijono valandų lauko darbų. Investicija gali atrodyti siaubingai, tačiau duomenys jau buvo panaudoti tūkstančiuose mokslinių tyrimų ir bus naudojami dar kartą.

Statistika į pagalbą

Tada mes panaudojome kiekybinius genetinius modelius, kad kiekvienai populiacijai pritaikytume „pagrindinę teoremą“. Užuot sekusi kiekvieno geno pokyčius, kiekybinė genetika naudoja statistiką, kad užfiksuotų grynąjį poveikį, atsirandantį dėl tūkstančių genų pokyčių.

Taip pat sukūrėme naują statistinį metodą, kuris geriau atitinka duomenis nei ankstesni modeliai. Mūsų metodas užfiksuoja dvi pagrindines savybes, kaip išgyvenimas ir dauginimasis netolygiai pasiskirsto tarp populiacijų laukinėje gamtoje.

Pirma, dauguma individų miršta prieš veisimąsi, o tai reiškia, kad viso gyvenimo reprodukcijos įrašo stulpelyje „nulis palikuonių“ yra daug įrašų.

Antra, nors dauguma veisėjų turi tik keletą palikuonių, kai kurie jų turi neproporcingai didelį skaičių, todėl pasiskirstymas yra asimetriškas.

Susijęs: Australijos plėšrūnų vadovas

Evoliucijos greitis

Iš mūsų 19 populiacijų mes nustatėme, kad vidutiniškai genetiniai pokyčiai, reaguodami į atranką, lėmė 18,5% padidėjimą per kartą, kai individų gebėjimas išgyventi ir daugintis.

Tai reiškia, kad palikuonys yra vidutiniškai 18,5% „geresni“ nei jų tėvai. Kitaip tariant, vidutiniai gyventojai galėtų išgyventi, jei aplinkos kokybė pablogėtų 18,5%. (Tai gali pasikeisti, jei genetinis atsakas į atranką nėra vienintelė jėga; daugiau apie tai žemiau.)

Atsižvelgdami į šiuos rodiklius, mes nustatėme, kad adaptyvi evoliucija gali paaiškinti naujausius laukinių gyvūnų savybių (tokių kaip dydis ar reprodukcinis laikas) pokyčius. Kiti mechanizmai taip pat svarbūs, tačiau tai yra tvirtas įrodymas, kad evoliucija turėtų būti svarstoma kartu su kitais paaiškinimais.

Įdomus rezultatas neaiškiai ateičiai

Ką tai reiškia ateičiai? Ar tuo metu, kai dėl klimato kaitos ir kitų jėgų natūrali aplinka dramatiškai keičiasi visame pasaulyje, ar evoliucija padės gyvūnams prisitaikyti?

Deja, čia viskas tampa sudėtinga. Mūsų tyrimai įvertino tik genetinius pokyčius dėl natūralios atrankos, tačiau klimato kaitos kontekste yra ir kitų jėgų.

Pirma, yra ir kitų evoliucinių jėgų (tokių kaip mutacijos, atsitiktinis atsitiktinumas ir migracija).

Antra, patys aplinkos pokyčiai greičiausiai yra svarbesnis gyventojų demografijos veiksnys nei genetiniai pokyčiai. Jei aplinka ir toliau blogės, teorija teigia, kad prisitaikanti evoliucija paprastai negalės visiškai kompensuoti.

Galiausiai, prisitaikanti evoliucija pati gali pakeisti aplinką, kurią patiria ateities kartos. Visų pirma, kai asmenys konkuruoja vieni su kitais dėl išteklių (pvz., maisto, teritorijos ar draugų), bet koks genetinis patobulinimas padidins populiacijos konkurenciją.

Vien mūsų darbo nepakanka prognozėms daryti. Tačiau tai rodo, kad evoliucijos negalima atmesti, jei norime tiksliai numatyti artimiausią gyvūnų populiacijų ateitį.

Nepaisant praktinių iššūkių, esame sužavėti matydami Darvino evoliuciją – procesą, kuris kažkada buvo laikomas nepaprastai lėtu ir veikė pastebimai per visą mūsų gyvenimą.

Susijęs: Nuostabūs plėšrūnai savo kiaušinių dydį pritaiko prie klimato sąlygų

Timothée Bonnet, evoliucinės biologijos tyrinėtojas (DECRA bendradarbis), Australijos nacionalinis universitetas

Šis straipsnis iš naujo paskelbtas iš The Conversation pagal Creative Commons licenciją. Skaitykite originalų straipsnį.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.