Az evolúció egyik fő folyamata - a természetes szelekció - közvetlenül a szemünk előtt bontakozik ki. Az elmúlt fél évszázadban rovarok, amelyek nem félnek a peszticidektől, egerek, amelyek nem érzékenyek a méregre, és az antibiotikumokkal szemben ellenálló baktériumok jelentek meg a Földön. Ki és hogyan alkalmazkodik a kedvezőtlen körülményekhez.
Hurrikán túlélők
2017 nyarán a Harvard Egyetemi tudósok egy csoportja megfigyelte a kis gyíkok, az Anolis scriptus populációit, akik a Nyugat-Indiában, a Turks- és Caicos-szigeteken élnek. Négy nappal az expedíció befejezése után Irma és Maria hurrikánok megütöttek a szigetcsoporton. Hat héttel később a biológusok visszatértek az adatok újragyűjtéséhez.
Kiderült, hogy a természeti katasztrófa után a gyík észrevehetően megváltozott - a túlélő lábujjak átlagosan hosszabbak voltak, az első lábak nagyobbak, a test rövidebb és a combcsontok kisebbek. A tudósok azt sugallták, hogy ezek a jelek segítették a hüllőket a hurrikán túlélésében, és most lépést kapnak a szigeteken élő Anolis scriptus következő generációiban.
Hurrikánok után Irma és "Maria" 2017-ben megváltozott az Anolis scriptus gyíkok, amelyek a nyugat-indiai szigeteken élnek - a túlélő állatokban a mancsok lábujjai átlagosan hosszabbak voltak, az első lábak nagyobbak, a test hossza rövidebb / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Mesterséges evolúció
Promóciós videó:
Tehát a dühöngő elemeknek köszönhetően a kutatók először figyelték meg a természetben a természetes szelekciót. Ezt megelőzően a laboratóriumokban mesterségesen szimulálták az élő organizmusok alkalmazkodási folyamatát a változó környezeti feltételekhez és a specifikációhoz.
Leggyakrabban a baktériumok váltak a kutatás tárgyává - meglehetősen gyorsan szaporodnak, és genomuk kicsi, ami viszonylag rövid idő alatt lehetővé teszi azoknak a folyamatoknak a tanulmányozását, amelyek összetettebb szervezetekben több ezer évet vesznek igénybe. A leghíresebb kísérletet, amely 1988-ban kezdődött és a mai napig folytatódik, a Michigan-i Egyetem kutatóinak egy csoportja vezette, Richard Lensky evolúciós biológus vezetésével.
1988 februárjában a kutatók Tizenkét populációt hoztak létre egyetlen Escherichia coli (E. coli) törzsből, és azokat egy mesterséges környezetbe helyezték, ahol a glükóz volt az egyetlen táplálékforrás. Ezenkívül citrát volt jelen az oldatban, de az E. coli nem tudta táplálkozni rajta.
Tizenkét E. coli baktériumpopuláció, amelyeket a tudósok megfigyeltek 30 éve. Fotó: Brian Baer és Neerja Hajela.
Harminc év alatt (az Escherichia coli több mint 68 ezer generációja megváltozott) a baktériumok az összes populációban növekedtek és megtanultak jobban felszívni a tápanyagokat, beleértve a citrátot. Azok a mutációk, amelyek lehetővé tették az E. coli számára a környezethez való alkalmazkodást, minden populációban különböztek, de ugyanazon génekben fordultak elő - mindegyik baktériumközösség megpróbálta megtalálni a saját útját az evolúcióban.
Erõsebb fogak, nagyobb fejek
A komplex szervezetek néha nem évezredek óta alkalmazkodnak a környezeti feltételekhez, hanem sokkal gyorsabban. Például az Adriai-tenger egyik szigetén élő Podarcis sicula falikúcs mindössze 36 év alatt megváltoztatta a méretét, a fej alakját és az emésztőrendszer szerkezetét, bár genetikailag még mindig megkülönböztethetők a más helyeken élő rokonoktól.
1971-ben a kutatók öt pár felnőtt Podarcis sicula-t szállítottak a Pod Kopiste-szigetről a szomszédos Pod Markaru-ba. Az új hely körülményei a szokásos élőhelyre hasonlítottak, de szárazföldi ragadozók gyakorlatilag nem voltak, és harminc év után a szigeten átterjedő hüllők kívülről különböztek a Pod Kopist-i rokonoktól.
A Pod Markaru szigetére áttelepített falikígyó (Podarcis siculus) megjelenése megváltozott: nagyobb lett, hátsó végtagjai lerövidültek, és Kurt W. Becker / Lucertola campestre egy ileocecalis szelep jelent meg a gastrointestinalis traktusban.
Az ülepítő gyíkok mérete növekedett, lassabban kezdtek futni (hátsó végtagjaik rövidebbek voltak), fejük masszívabbnak látszott és fogaik erősebbek voltak, mert a Pod Markaru-ban főleg kemény és rostos növényeknek kellett táplálkozniuk, nem pedig rovaroknak, mint korábban. Az állatok táplálékának változása miatt új szerkezet alakult ki a gyomor-bélrendszerben is - az ileocecalis szelep, amely egyfajta fermentációs kamrát képez a bélben, amelyben a mikrobák lebontják a nehezen emészthető növényi ételeket.
A szigeti élet okosabbá tesz
A szigeti állatok általában inkább a tudósok iránt érdeklődnek, mint a szárazföldi unokatestvéreik - a szigeteken az evolúció gyorsabb. A nagy állatok, elszigetelve egyszerre, kisebbekké válnak, kicsik pedig éppen óriásivá válnak, néha nagyon rövid idő alatt.
A szigetek élete időnként meglehetősen váratlan előnyöket kínál. Mint a tudósok nemzetközi csoportja rájött, hogy az 1931 fajhoz tartozó tizenegy és fél ezer madár agyméreteire vonatkozó adatok elemzése után a szigeti madarak agya nagyobb, mint a kontinentális rokonoké, és ez az evolúció eredménye.
Az Új-Kaledóniai Holló készpénzt készít az automatából. Fotó: Jelbert et al. / Tudományos jelentések 2018.
A szigeteken az életkörülmények kevésbé kiszámíthatók, és ha a helyzet romlik, nehezebb más helyre költözni, mint a kontinensen. Ezért egy bonyolultabb adaptív viselkedésre képes nagy agy evolúciós előnye. Ezek az eredmények alátámasztják az Új-Kaledóniai holló (Corvus moneduloides) megfigyeléseit, amely képes eszközöket használni és újra létrehozni a memóriából, valamint a harkályfa pinty (Camarhynchus pallidus), amely eszközöket képes felhasználni és akár feldolgozni is.
Egereket nem lehet megmérgezni
A kedvezőtlen életkörülmények miatt a kontinentális állatok gyorsan fejlődnek. Ez történt a hétköznapi ház egérrel. Az 1950-es évek óta warfarinmérgezéssel mérgezték - néhány e peszticiddel szemben rezisztens személyt már 1964-ben találtak, és 2011-re a tudósok leírták a ház egerek (Mus musculus domesticus) populációját, amelyen a warfarin egyáltalán nem hat.
Egy ilyen gyors alkalmazkodást (az evolúció szerint semmi sem jelenti a 60-70 évet) ezen rágcsálók hihetetlenül gyors szaporodása okozta. Amint a német kutatók rámutattak, a méreggel szembeni rezisztencia a vkorc1 gén mutációjának eredménye, amely minden emlős genomjában jelen van, és felelős a K-vitamin munkájáért.
Az emberek folyamatos kísérletei bizonyos kártevők és paraziták elpusztítására általában oldalra fordulnak. A halálos fertőzések legyőzése iránti vágy vezette az antibiotikumokkal szemben ellenálló superbugok megjelenését, a növények rovaroktól való védelmének vágya pedig a peszticid-rezisztens állatok elterjedéséhez vezetett. Az elmúlt fél évszázadban több mint két és fél esetet regisztráltak a rovarirtók különféle mérgekre történő alkalmazkodásában.
Alfiya Enikeeva