Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'ewolucja' .
Znaleziono 99 wyników
-
Nowo odkryty gatunek wymarłej małpy wzmacnia hipotezę mówiącą, że najwcześniejsi przodkowie człowieka ewoluowali we wschodniej części basenu Morza Śródziemnego, w Europie i Azji, zanim wyemigrowali do Afryki, gdzie powstał nasz gatunek. Skamieniałe szczątki małp znajdowane we wschodnich częściach Śródziemiomorza stanowią oś sporu na temat pochodzenia małp afrykańskich oraz ludzi. Naukowcy nie są zgodni, jak należy klasyfikować te zwierzęta na drzewie ewolucyjnym. Międzynarodowy zespół naukowy uważa, że zidentyfikowany przez nich rodzaj Anadoluvius, który 8,7 miliona lat temu zamieszkiwał centralną Anatolię dowodzi, że migracje małp z regionu Morza Śródziemnego to najstarszy znany przykład rozprzestrzeniania się wczesnych homininów, ssaków z rodziny człowiekowatych, w skład którego wchodzą rodzaje Homo (m.in. człowiek współczesny), Pan (szympansy i bonobo) oraz ich wymarli przodkowie. Szczątki przedstawicieli tych gatunków znajdowane są wyłącznie w Europie i Anatolii, zaś powszechnie akceptowani przedstawiciele homininów są znajdowani wyłącznie w Afryce od późnego miocenu po plejstocen. Hominini mogli pojawić się w Eurazji w późnym miocenie lub rozprzestrzenić się w Eurazji od nieznanego afrykańskiego przodka. Różnorodność hominów w Eurazji sugeruje, że do ewolucji doszło na miejscu, ale nie wyklucza hipotezy o afrykańskim pochodzeniu, czytamy w artykule A new ape from Türkiye and the radiation of late Miocene hominines. Tradycyjny pogląd, od czasów Darwina, mówi, że tak plemię hominini (Homo, Pan), jak i podrodzina homininae (Homo, Pan, Gorilla) pochodzą z Afryki. To tam znaleziono najstarsze szczątki człowieka. Przedmiotem sporu jest jednak, czy przodkowie wielkich afrykańskich małp, które dały początek przodkom człowieka, ewoluowali w Afryce. Hipoteza alternatywna wobec afrykańskiej mówi, że przodkowie europejskich małp mogli przybyć z Afryki i tutaj doszło do ich ewolucji. To właśnie w Europie znajdowane są najstarsze szczątki małp, które przypominają współczesne wielkie małpy Afryki. Później, gdy klimat w Europie zmienił się na niekorzystny, małpy te wyemigrowały do Afryki i tam dały początek naszemu gatunkowi. Homininy ze wschodniej części Morza Śródziemnego mogą reprezentować ostatni etap specjacji, wyodrębniania się z jednego lub więcej starszych homininów Europy, podobnie jak parantrop, który prawdopodobnie wyodrębnił się od przodka podobnego do australopiteka. Ewentualnie, biorąc pod uwagę fakt, że europejskie homininy są najbardziej podobne do goryli, możemy mieć tu do czynienia z wyodrębnianiem się wczesnych przedstawicieli kladu goryli. Jest też możliwe, że europejskie homininy reprezentują linie ewolucyjne homininów z Afryki, jednak nie mamy dowodów na istnienie w Afryce pomiędzy 13 a 10 milionów lat temu wielu linii homininów, a wyniki naszych badań nie wspierają tej hipotezy, czytamy na łamach Nature. Autorzy badań informują, że wciąż prowadzą analizy, zauważają przy tym, że badania Anadoluvius wskazują, iż zróżnicowanie wielkich małp we wschodniej części Morza Śródziemnego jest większe niż sądzono i że doszło tutaj do podziału na wiele taksonów, na długo zanim pojawiły się one w Afryce. « powrót do artykułu -
Naukowcy z należącego do NASA Centrum Astrobiologii rzucili nowe światło na ewolucję. Z ich badań wynika, że o rozwoju życia na Ziemi zadecydowało przypadkowe łączenie się przedstawicieli dwóch linii prokariotów przed 2,5 miliardami lat. Biolog molekularny James A. Lake porównał proteiny występujące u ponad 3000 różnych prokariotów - jednokomórkowych organizmów niezawierających jądra komórkowego - i wykazał, że 2,5 miliarda lat temu doszło do łączenia się prokariotów z dwóch linii. To z kolei pozwoliło na powstanie bardziej stabilnego organizmu, który był w stanie czerpać energię z fotosyntezy. W wyniku dalszej ewolucji powstały organizmy, u których ubocznym produktem fotosyntezy był tlen. Pierwiastek ten wzbogacił atmosferę Ziemi, umożliwiając powstanie organizmów, które wykorzystywały tlen w procesach życiowych. Wyższe formy życia nie powstałyby, gdyby to się nie zdarzyło. [Prokarioty - red.] to bardzo ważne organizmy. W czasie, gdy ewoluowały pierwsze prokarioty, w atmosferze Ziemi nie było tlenu - mówi Lake. Dzięki połączeniu dwóch klas prokariotów, powstały nowe organizmy z podwójną błoną komórkową. Później z niego wyewoluowały sinice - pierwsi producenci tlenu na naszej planecie. Zmieniły one skład chemiczny atmosfery i umożliwiły pojawienie się kolejnych, bardziej złożonych form życia.
-
Nowotwory: zemsta ewolucji za inteligencję?
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Dlaczego ludzie zapadają na nowotwory częściej od szympansów? Dr John McDonald, pracownik uczelni Georgia Tech, twierdzi, że zwiększona podatność na choroby z tej grupy jest "efektem ubocznym" ewolucji naszych mózgów. Dlaczego ewolucja układu nerwowego miałaby mieć tak wiele wspólnego z nowotworami narządów całego organizmu? Zdaniem McDonalda, winę ponosi apoptoza, czyli zjawisko eliminacji bezużytecznych i uszkodzonych komórek. Proces ten zachodzi u ludzi znacznie mniej intensywnie, niż u innych naczelnych, przez co zwiększa się prawdopodobieństwo przetrwania komórek mogących stać się zarzewiem nowotworu. Swoje wnioski badacz oparł na analizie aktywności genów w materiale pobranym z pięciu organów: mózgu, jądra, wątroby, nerki oraz serca. W porównaniu do szympansów, we wszystkich próbkach pobranych od ludzi zaobserwowano wyraźne wyciszenie genów odpowiedzialnych za apoptozę. Wyniki naszych analiz sugerują, że ludzie nie są równie efektywni co szympansy w przeprowadzaniu procesu programowanej śmierci komórek. Jesteśmy przekonani, że ta różnica mogła wyewoluować jako środek pozwalający na zwiększenie rozmiaru mózgu oraz poprawę związanych z tym zdolności poznawczych u ludzi, lecz kosztem tego mogła być zwiększona podatność na nowotwory, tłumaczy dr McDonald. Autor hipotezy zaznacza wyraźnie, że ma ona wyłącznie charakter spekulacji. Nie bez powodu opublikował ją na łamach czasopisma Medical Hypothesis. Mimo to, przyznać trzeba, że powiązanie ze sobą inteligencji człowieka oraz jego podatności na nowotwory to odważna, lecz całkiem sensowna myśl. -
Jak Kościół katolicki odnosi się do teorii ewolucji Darwina? Od czasu otwarcia archiwów Świętego Oficjum w 1997 roku możliwe stało się poznanie tego zagadnienia w sposób obiektywny i całościowy. „Kościół a ewolucja” ukazuje jasny i kompletny obraz kontrowersji wokół teorii Darwina w teologii katolickiej i w świecie nauk przyrodniczych. Wyjaśnia m.in. czym jest teoria inteligentnego projektu, czym teistyczny ewolucjonizm, a czym kreacjonizm. Pomimo tego, że napisana jest jako praca naukowa utrzymana została w lekkim i przystępnym stylu. Czytając ją, prześledzisz debaty dziewiętnastowiecznych teologów i wypowiedzi współczesnych papieży. Dowiesz się, co na temat ewolucji mówi kard. Ch. Schönborn oraz dlaczego jego stanowisko skrytykował bp J. Życiński. Książka Michała Chaberka skierowane jest do wszystkich odważnych ludzi, którzy nie boją się myśleć. Ze strony wydawnictwa można pobrać plik ze spisem treści [PDF] oraz fragmentem książki [PDF]. O autorze: Michał Chaberek – dominikanin, (ur. w 1980 r. w Gdańsku) – studiował zarządzanie na Uniwersytecie Gdańskim oraz teologię w Kolegium Dominikanów w Warszawie i Krakowie. W 2007 roku przyjął święcenia kapłańskie. Trzy lata pracował w Lublinie, pełniąc posługę duszpasterza akademickiego, katechety i rekolekcjonisty. W 2011 obronił doktorat z teologii fundamentalnej na UKSW. W tym samym roku uczestniczył w elitarnym seminarium naukowym organizowanym przez Discovery Institute w Seattle. Interesuje się teorią inteligentnego projektu, historią teologii i nauczaniem św. Tomasza z Akwinu. Mieszka w Warszawie.
-
Naukowcy od dziesięcioleci spierają się, dlaczego języki ewoluują. Wybitny językoznawca, Noam Chomsky uważa, że języki nie wyewoluowały po to, by ludzie mogli się komunikować. Ta funkcja to jedynie produkt uboczny prawdziwego celu pojawienia się języków, jakim ma być zapewnienie możliwości myślenia, ustrukturyzowania myśli. Dowodem na potwierdzenie tej teorii ma być istnienie wyrazów mających wiele znaczeń. W systemie, który służyłby komunikacji, takie słowa powinny być eliminowane, by nie utrudniać wzajemnego rozumienia się, nie powodować pomyłek. Teraz naukowcy z MIT-u wysunęli inną teorię. Twierdzą, że słowa o wielu znaczeniach istnieją po to, by komunikacja była bardziej efektywna. By można było używać tych samych krótkich dźwięków na oznaczanie różnych rzeczy. Zauważają, że pomyłek można uniknąć, gdyż w zdecydowanej większości przypadków z kontekstu wynika, o które znaczenie danego słowa chodzi. „Ludzie mówią, że wieloznaczność to problem w komunikowaniu się. Ale gdy zrozumiemy, że kontekst usuwa wieloznaczność, wówczas przestaje ona być problemem. Staje się czymś przydatnym, ponieważ pozwala na wykorzystywanie tych samych wyrazów w różnych kontekstach“ - mówi profesor Ted Gibson. Naukowcy hipotetyzują, że słowa o wielu znaczeniach to takie, które są najłatwiejsze do przetwarzania w procesie mowy. Dlatego też mają dużo znaczeń - ich wykorzystywanie jest bowiem najbardziej efektywne. Uczeni stwierdzili, że jeśli mają rację, to wyrazy o mniejszej liczbie sylab, łatwiejszej wymowie i częstszym występowaniu powinny mieć więcej znaczeń niż inne słowa. Aby sprawdzić swoje przypuszczenie Gibson i współpracujący z nim Steven Piantadosi i Harry Tily, zbadali słowniki języków angielskiego, holenderskiego i niemieckiego. Porównując właściwości wyrazów z liczbą ich znaczeń stwierdzili, że ich przepuszczenia były prawdziwe. Wyrazy częściej występujące, o mniejszej liczbie sylab i lepiej pasujące do dźwięków typowych dla danego języka, miały więcej znaczeń niż inne wyrazy. Naukowcy wyjaśniają, że w procesie komunikacji nadawca jest zainteresowany przekazaniem jak największej liczby informacji za pomocą jak najmniejszej liczby słów, a odbiorcę interesuje jak najpełniejsze i najdokładniejsze zrozumienie przekazu. Jednak, jak zauważają uczeni, bardziej ekonomicznym jest wymuszenie na odbiorcy, by pewne informacje wnioskował z kontekstu, niż wymaganie od nadawcy, by wszystko dokładnie wyjaśniał. W ten sposób powstaje system, w którym „najłatwiejsze“ wyrazy mają więcej znaczeń, gdyż z kontekstu wynika to właściwe. Tom Wasow, profesor językoznawstwa i filozofii z Uniwersytetu Stanforda uważa prace uczonych z MIT-u za bardzo ważne. „Można by się spodziewać, że skoro języki podlegają ciągłej ewolucji, to będzie z nich usuwana niejednoznaczność. Jednak gdy przyjrzymy sie językom naturalnym zauważymy, że w dużej mierze są one niejednoznaczne. Wyrazy mają wiele znaczeń, istnieje wiele sposobów na ich ułożenie w ciąg wypowiedzi... Badania te przyniosły naprawdę ważkie argumenty wyjaśniające, dlaczego niejednoznaczność jest w procesie komunikacji czymś funkcjonalnym, a nie dysfunkcyjnym“. Piantadosi zauważa, że spostrzeżenia jego i jego kolegów mają olbrzymie znaczenie dla specjalistów pracujących nad rozumieniem języka naturalnego przez maszyny. Ludzie bardzo dobrze radzą sobie z wieloznacznością, jednak dla komputerów jest to bardzo poważny problem. Gibson zauważa jednak, że eksperci od dawna zdają sobie sprawę z wyzwań, jakie stoją przed maszynami, a dzięki badaniom zespołu z MIT-u zyskali lepsze teoretyczne i ewolucyjne wyjaśnienie istnienia wieloznaczności.
-
Naukowcom udało się zrekonstruować ważną część genomu historycznego patogenu - bakterii odpowiedzialnej za czarną śmierć, czyli epidemię dżumy, która spustoszyła Europę w XIV w. Na łamach Nature zaprezentowano nową metodę postępowania ze zniszczonymi fragmentami DNA, wypróbowaną na wariancie Yersinia pestis. Zaczęło się od drobnych elementów układanki, lecz dość szybko prace objęły odtwarzanie i sekwencjonowanie większych partii genomu. Wyniki kanadyjsko-niemiecko-amerykańskiego zespołu są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają prześledzić ewolucję i zmiany zjadliwości patogenu na przestrzeni 660 lat, a to wiedza niezwykle przydatna z punktu widzenia zarządzania współczesnymi epidemiami. Dane genomiczne pokazują, że ten szczep bakteryjny, albo wariant, jest przodkiem wszystkich [bakterii] dżumy, jakie mamy teraz na świecie. Każdy współczesny wybuch epidemii to wynik działalności potomków średniowiecznej dżumy. Zrozumienie ewolucji tego zabójczego patogenu wprowadza nas w nową erę badań nad chorobami zakaźnymi - uważa genetyk Hendrik Poinar z McMaster University. Johannes Krause z Uniwersytetu w Tybindze przekonuje, że za pomocą metody wypróbowanej na Y. pestis będzie można w przyszłości odtworzyć genomy innych historycznych patogenów. Po wstępnym zbadaniu szczątków ponad 100 osób, ostatecznie naukowcy skupili się na miazdze zębowej 5 najbardziej obiecujących szkieletów z masowego grobu w przy drodze East Smithfield w Londynie. Jako pierwsi bezspornie wykazali, że za czarną śmierć odpowiadały właśnie pałeczki Y. pestis. Choć bakterie były obecne w średniowiecznych próbkach, wcześniejsze rezultaty odrzucono ze względu na zanieczyszczenia współczesnym DNA, m.in. bakterii glebowych. Międzynarodowej ekipie udało się odkodować niewielki plazmid pPCP1, który odpowiada za syntezę proteazy serynowej Pla (warunkuje ona inwazyjność patogenu, m.in. zdolność wnikania do komórek nabłonka). Dr Krause zastosował metodę molekularnego poławiania "wzbogaconych" fragmentów DNA pałeczek dżumy, które później poddawano sekwencjonowaniu. Okazało się, że plazmid pPCP1 jest identyczny jak u współczesnych Y. pestis. Oznacza to, że przynajmniej ta część informacji genetycznej niewiele się zmieniła na przestrzeni ubiegłych 600 lat.
-
Obecnie ludzie odbierają świat przez pięć zmysłów, ale jeden z naszych przodków wyposażony był również w szósty zmysł - elektrorecepcję. W najnowszym numerze Nature Communications ukazały się wyniki studium obejmującego 25 lat prac nad ewolucją kręgowców. Wynika z nich, że zdecydowana większość kręgowców, około 30 000 gatunków zwierząt lądowych (w tym człowiek) oraz niemal taka sama liczba gatunków ryb promieniopłetwych, pochodzi od wspólnego przodka, który posiadał zdolność do elektrorecepcji czyli wyczuwania słabego pola elektrycznego. Tym przodkiem była prawdopodobnie drapieżna ryba o dobrym wzroku, rozwiniętych szczękach i zębach oraz z linią boczną służącą do wykrywania pola elektrycznego. Stworzenie takie żyło około 500 milionów lat temu. Willy Bernis, profesor ekologii i biologii ewolucyjnej z Cornell University wyjaśnia, że przed setkami milionów lat doszło do ważnego podziału w drzewie ewolucyjnym kręgowców. Powstały wówczas dwie linie. Jedna, która dała początek rybom promieniopłetwym (actinopterygii) i druga, która zapoczątkowała ryby mięśniopłetwe (sarcopterygii). Te drugie z czasem wyszły na ląd, dając początek lądowym kręgowcom. W procesie przystosowywania się do życia na lądzie, kręgowce utraciły zmysł elektrorecepcji. Jednak niektóre z promieniopłetwych wciąż go zachowały. Na przykład wiosłonosowate, które w skórze głowy mają około 70 000 elektroreceptorów, mogą poszczycić się jednym z najlepszych zmysłów tego typu. Dotychczas jednak nie było jasne, czy występowanie elektrorecepcji wśród różnych zwierząt świadczy o istnieniu wspólnego przodka, czy też zmysły te wyewoluowały niezależnie. Naukowcy zbadali więc dwa gatunki: ambystomę meksykańską, płaza, który jest przedstawicielem linii ewolucyjnej prowadzącej do pojawienia się kręgowców lądowych oraz wiosłonosowate, z linii promieniopłetwych. Odkryli, że elektroreceptory u obu gatunków powstają według tego samego wzorca z tej samej tkanki embrionalnej, co wskazuje na istnienie wspólnego przodka. Uczeni próbują teraz dowiedzieć się, jak mógł wyglądać ten wspólny przodek.
-
Zamiarem prof. Lee Cronina z Uniwersytetu w Glasgow jest zrozumienie, jak życie pojawiło się na Ziemi i odtworzenie tego procesu. Ostatnio jego zespół zademonstrował nową metodę pozyskiwania iCHELLS, czyli modułowych redoksaktywnych nieorganicznych komórek chemicznych (od ang. Modular Redox-Active Inorganic Chemical Cells). Jednym słowem, Szkoci chcieliby doprowadzić do powstania życia z ewoluujących związków nieorganicznych, które można by też wykorzystać w medycynie. Całe życie na Ziemi opiera się na biologii organicznej (np. węglu w formie aminokwasów, nukleotydów, cukrów itp.), podczas gdy świat nieorganiczny uznaje się za nieożywiony. My próbujemy stworzyć samoreplikujące się, ewoluujące nieorganiczne komórki, które zasadniczo mogłyby być żywe. Można to nazwać biologią nieorganiczną – wyjaśnia Cronin. Będące odpowiednikami retikulum endoplazmatycznego przedziały (kompartmenty) da się uzyskać, wykorzystując wewnętrzne błony, kontrolujące przechodzenie energii i różnych substancji. Tak jak w żywych komórkach, pozwalałoby to na zachodzenie kilku procesów chemicznych naraz. Naukowcy tłumaczą, że iCHELLS mogłyby także przechowywać energię elektryczną, dlatego nietrudno wyobrazić sobie ich zastosowanie w różnych aplikacjach medycznych, np. czujnikach. Naszym zamiarem jest stworzenie złożonych komórek chemicznych z parażyciowymi właściwościami, które mogłyby pomóc w zrozumieniu, jak pojawiło się życie. Podejście to wykorzystalibyśmy do zdefiniowania nowej technologii opartej na ewolucji świata materialnego – rodzaju żyjącej technologii nieorganicznej. Cronin podkreśla, że bakterie są jednokomórkowymi mikroorganizmami ze związków organicznych, a on i jego zespół chcieliby opracować ewoluujące mikroorganizmy ze związków nieorganicznych. Gdyby się to udało, uzyskalibyśmy wgląd w ewolucję i wykazalibyśmy, że nie jest to wyłącznie biologiczny proces. Uzyskalibyśmy też dowód, że może istnieć życie nieoparte na węglu. Jak wyjawił prof. Cronin w wywiadzie udzielonym pismu The Guardian, dla niego biologia nieorganiczna jest próbą odpowiedzenia na pytanie o naturę materii we wszechświecie. Czy można uprawiać biologię poza chemią organiczną? Naukowiec uważa, że teoria Darwina jest wyspecjalizowaną teorią ewolucji, gdyż odnosi się wyłącznie do biologii i do życia opartego na węglu. Przed 4,5 mld lat nie było jednak życia... Pojawiają się więc 3 podstawowe pytania: 1) czym jest życie?, 2) czy biologia jest czymś specjalnym (i ewolucja ogranicza się do niej) i wreszcie 3) czy materia może ewoluować? Gdyby je zadać w odwrotnej kolejności, wiedzielibyśmy, że materia jest ewoluowalna, ponieważ formy biologiczne z niej powstają [...]. Na jakim etapie znajdują się obecnie badania zespołu z Glasgow? Zaczęły się prace nad nieorganicznymi komórkami, które mogłyby pomieścić złożone reakcje chemiczne. Trwają też próby nad doprowadzeniem do ich replikacji i podstawowej ewolucji. Można by sobie np. wyhodować balsam do opalania. Wystarczyłoby zahartować materiał, który początkowo rozkładałby się w środowisku kwaśnym (skóra ma tzw. kwaśny płaszcz), uodpornić go na gorąco i wysokie stężenia soli. Jeśli po kolei umieścilibyśmy go w tych 3 środowiskach, [...] moglibyśmy uzyskać wodoodporny preparat z filtrem UV z współczynnikiem wysokości ochrony równym 30, który zaczynając się rozkładać, zmieniałby kolor i przypominał o konieczności ponownego posmarowania. Cronin odcina się od prac Craiga Ventera, mówiąc, że ten ostatni wykorzystuje istniejące biologiczne cegiełki do budowy nowych form życia. [Ludzie tacy jak on] sięgają po tajemniczą maszynerię z tajemniczymi częściami, których w pełni nie rozumieją, ponieważ w grę wchodzi ewolucja, i próbują to wszystko reprogramować. To trochę niebezpieczne…
-
Nasz mózg reaguje na zwierzęta w nadspodziewanie silny sposób – o wiele silniej niż na jakiekolwiek miejsce, osobę lub rzecz. Naukowcy uważają, że powodów jest co najmniej kilka, przede wszystkim chodzi jednak o utrwaloną w toku ewolucji czujność w stosunku do potencjalnych ofiar i drapieżników (Nature Neuroscience). Zarówno wykrycie drapieżnika, jak i ofiary wymaga detekcji w czasie rzeczywistym kształtów, które często bywają zakamuflowane w złożonym środowisku – podkreśla prof. Ralph Adolphs z California Institute of Technology. Adolphs i szef zespołu naukowców Florian Mormann utrwalali reakcje mózgów 41 pacjentów monitorowanych pod kątem padaczki na zdjęcia ludzi, krajobrazów, zwierząt i przedmiotów. Zorganizowano 111 sesji; w czasie jednej badanym pokazywano średnio 100 fotografii. Zapis był na tyle precyzyjny, że można było zidentyfikować aktywność pojedynczych neuronów. Okazało się, że prawe ciało migdałowate reagowało preferencyjnie na zdjęcia zwierząt, bez względu na to, czy były to niewielkie zwierzątka domowe, czy duże, dzikie bestie. Mormann tłumaczy, że wcześniej wykazano, że prawe ciało migdałowate jest zaangażowane w przetwarzanie bodźców awersyjnych i nagradzających. W przeszłości zwierzęta mogły być albo drapieżnikami (bodziec awersyjny), albo ofiarami (bodziec nagradzający). Tak czy siak, wymagało to wdrożenia odpowiedniego zachowania. Naukowcy podejrzewają, że ciało migdałowate mogłoby zostać pobudzone nie tylko przed widok zwierzęcia, ale także przez wydawane przez nie dźwięki. W końcu w naturalnych okolicznościach spotkanie ze zwierzęciem oddziałuje na wiele zmysłów. Wcześniejsze studia sugerowały, że już na wczesnych etapach ewolucji kręgowców prawa półkula wyspecjalizowała się w radzeniu sobie z niespodziewanymi i wymagającymi reakcji behawioralnej bodźcami. Teraz po raz kolejny potwierdzono, że tak naprawdę jest.
-
Ewolucja jest stałym procesem, jednak pewne zmiany są efemerydami i znikają tak szybko, jak się pojawiły, podczas gdy inne utrzymują się naprawdę długo. Okazuje się, że by zmiana pozostała na dłużej, powinna być również długo wdrażana – około miliona lat. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Oregonu (OSU), Uniwersytetu w Oslo i Uniwersytetu w Pretorii zestawili dane z krótkich okresów, takich jak 10-100 lat, z danymi dotyczącymi o wiele dłuższych przedziałów czasowych – zapisów kopalnych z milionów lat. Dzięki tego rodzaju analizie okazało się, że szybkie zmiany w populacjach często nie są kontynuowane, bo nie wytrzymują próby czasu lub nie rozprzestrzeniają się w grupie. Akademicy podają obrazowy przykład: choć ludzie są teraz o ok. 7,5 cm wyżsi niż 200 lat temu, nie oznacza to, że proces będzie kontynuowany i za 2 tys. lat znów będziemy wyżsi o kolejne 5-7,5 cm lub że za milion lat będziemy przynajmniej tak samo wysocy jak dziś. Szybka ewolucja bez wątpienia kształtuje realia życia w dość krótkich przedziałach czasowych, niekiedy dla zaledwie kilku pokoleń. Te gwałtowne zmiany nie zawsze się utrzymują i mogą być ograniczone do niewielkich populacji. Nie jest to do końca zrozumiałe, ale dane pokazują, że długoterminowość wymaga powolnej dynamiki ewolucyjnej – wyjaśnia Josef Uyeda. Biorąc pod uwagę szerokie spektrum gatunków, biolodzy stwierdzili, że aby zmiany się zachowały i uległy zakumulowaniu, potrzeba około miliona lat. Sądzimy, że by zmiana się utrzymała, leżąca u jej podłoża siła także musi przetrwać i być powszechna. Nie chodzi o to, że kontrolę nad sytuacją przejmują przypadkowe mutacje genetyczne. Przystosowania ewolucyjne są [raczej] powodowane przez pewne siły związane z doborem naturalnym, takie jak zmiana środowiska, polowania czy zakłócenia antropogeniczne. Siły te muszą działać stale i upowszechniać się, aby zmiana przetrwała i się zakumulowała. To wolniejsze i o wiele rzadsze zjawisko niż można by sądzić. Zmiany klimatyczne nie mogą być jedyną wchodzącą w grę siłą, gdyż w czasie ogromnych zmian klimatu wiele gatunków zachowuje status quo. Choć powolny, opisany proces jest nieubłagany. Większość gatunków zmienia się tak bardzo, że rzadko występuje przed wyginięciem lub przekształceniem w inny takson dłużej niż przez 1-10 mln lat. Badanie Uyedy to jedna z pierwszych prób połączenia stanowisk biologów, którzy obserwują szybką ewolucję współczesnych gatunków oraz paleontologów, donoszących o wolnych, stabilnych zmianach.
-
Od dziesięcioleci naukowcy nie mogą dojść do porozumienia, gdzie na drzewie ewolucji należy umieścić żółwie. Zwierzęta te są tak odmienne od innych, że jedni uczeni, posiłkując się badaniami DNA, proponowali klasyfikowanie ich w pobliżu krokodyli i ptaków, a inni - biorąc pod uwagę cechy fizyczne żółwi - bliżej jaszczurek lub też w obrębie grupy obejmującej jaszczurki krokodyle i ptaki. Wiadomo, że przed około 300 milionami lat żółwie wyewoluowały od wspólnego przodka ptaków, jaszczurek i węży. Teraz Tyler Lyson, który niedawno ukończył Yale University, we współpracy z m.in. Kevinem Petersonem, paleobiologiem z Darthmouth College, wykorzystali nową metodę badania microRNA do zbadania zależności ewolucyjnych żółwi z innymi zwierzętami. Wspomnianą metodę opracował Peterson. Dzięki niej uczeni porównali setki microRNA anolisa zielonego (jaszczurka) z microRNA żółwia malowanego oraz amerykańskiego aligatora. Odkryli, że cztery microRNA powtarzały się u jaszczurki i żółwia, ale były nieobecne u aligatora, nie występują też u krokodyli czy ptaków. Różne microRNA rozwijają się dość szybko, ale gdy już się pojawią, pozostają niezmienione. Tworzą w ten sposób rodzaj mapy molekularnej, pozwalającej na śledzenie przebiegu ewolucji gatunku - mówi Peterson. Wyniki badań Lysona i Petersona opublikowano w magazynie Biology Letters. Obalają one wcześniejsze badania sytuujące żółwie bliżej krokodyli niż jaszczurek. Lyson zauważa, że poprzednie badania bazowały na próbkach kilkudziesięciu genów i nie dawały jednoznacznej odpowiedzi, podczas gdy w czasie najnowszych badań przeanalizowano tysiące microRNA. Nasze dane jednoznacznie umiejscawiają żółwie obok jaszczurek. Jednak dane same w sobie nie są bezbłędne. Potrzebne są dalsze badania, by jednoznacznie udowodnić, ze żółwie i jaszczurki są ewolucyjnie spokrewnione - mówi Lyson.
-
Dobór naturalny nie uratuje przed zmianą klimatu?
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Zwierzęta i rośliny mogą sobie nie poradzić z zagrożeniami stwarzanymi przez zmianę klimatu, ponieważ ewolucja nie wyprzedzi np. wzrostu temperatury - postulują naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Widłonogi z gatunku Tigriopus californicus występują od Alaski po Zatokę Kalifornijską. Co ciekawe, podczas eksperymentów laboratoryjnych wykazywały jednak niewielką zdolność do wykształcenia tolerancji na gorąco. Morgan Kelly, studentka będąca główną autorką studium opublikowanego w Proceedings of the Royal Society B, zbierała małe skorupiaki w 8 miejscach między Oregonem a Zatoką Kalifornijską w Meksyku. T. californicus mają zaledwie milimetr długości i żyją w basenach pływowych na wychodniach w strefie nadpływowej (wyżejpływowej), czyli na obszarach zalewanych sporadycznie podczas szczególnie wysokich pływów. Kelly wyhodowała 10 pokoleń widłonogów. Stopniowo poddawała je coraz silniejszemu stresowi cieplnemu, by uzyskać osobniki w większym stopniu tolerujące gorąco. Widłonogi z poszczególnych lokalizacji wykazywały spore zróżnicowanie tolerancji cieplnej, lecz studentce nie udało się doprowadzić do większych zmian w tym zakresie. Na przestrzeni życia 10 pokoleń tolerancja cieplna wzrosła bowiem zaledwie o pół stopnia Celsjusza, a w większości grup okres stabilizacji następował jeszcze wcześniej. Na wolności T. californicus wytrzymują nawet 20-stopniowe wahania temperatury, ale niewykluczone, że żyją na krawędzi swojej tolerancji - uważa Kelly. Choć widłonogi występują na dużym geograficznie terenie, poszczególne populacje są bardzo izolowane (zamknięte na pojedynczej wychodni, gdzie woda przenosi je między basenami pływowymi). Oznacza to, że napływ nowych genów do populacji jest naprawdę ograniczony. Zakładano, że rozpowszechnione gatunki mają do dyspozycji dużą pojemność genetyczną, nasze studium pokazuje, że tak jednak nie jest. Problem polega na tym, że wiele organizmów już teraz zmaga się z ograniczeniami środowiskowymi i dobór naturalny niekoniecznie je uratuje - podsumowuje prof. Rick Grosberg. -
Płynna struktura społeczna = sukces ewolucyjny
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Większa, w porównaniu do grup zwierzęcych, płynność ludzkich społeczności myśliwsko-zbieraczych mogła stanowić przyczynę niesamowitego rozwoju wielkości i możliwości naszego mózgu. Ponieważ przez 95% historii naszego gatunku byliśmy właśnie polującymi zbieraczami, antropolodzy z międzynarodowego zespołu przyjrzeli się ponad 5 tys. przedstawicieli 32 współczesnych plemion myśliwsko-zbieraczych. Badali np. Gunwinggu z północnej Australii, Inuitów z Labradoru, Mbuti z rejonu Kotliny Konga, Apaczów, Aka – Pigmejów z Republiki Środkowoafrykańskiej oraz Republiki Konga, Aché z Paragwaju, Aetów z Filipin i Weddów z obszarów górskich południowo-wschodniej Sri Lanki. Naukowcy zauważyli, że we wszystkich tych grupach często dorośli bracia i siostry nadal żyją razem, przez co mieszkają z nimi partner siostry (szwagier) i inni mężczyźni z ich rodzin. Okazało się także, że zarówno kobiety, jak i mężczyźni mogą zostać w rodzinnej społeczności bądź ją opuścić. W typowej grupie zwierzęcej tylko jedna z płci się rozprasza po osiągnięciu dojrzałości płciowej, u szympansów są to np. samice. W takich społecznościach występują osoby kompletnie niespokrewnione ani niezwiązane przez małżeństwo, a jednocześnie są tam mężczyźni inwestujący w dzieci np. sióstr. Ogranicza to widywaną często u małp wrogość wewnątrzgrupową i sprzyja współpracy między społecznościami lokalnymi, prowadząc do powstania szerszej sieci kontaktów społecznych. Ludzie w większym stopniu niż szympansy polegają na uczeniu społecznym, mocno opierają się też na doświadczeniach innych pokoleń. Wg Kim Hill z Uniwersytetu Stanowego Arizony, bardzo ułatwiła to płynna struktura społeczna, ponieważ dzięki niej w ciągu życia członkowie plemion myśliwsko-zbieraczych spotykają o wiele więcej nowych osób niż małpy (średnio szympansy napotykają o dwa rzędy wielkości osobników mniej od nich). To prawdopodobnie wyjaśnienie, czemu u naszych najbliższych zwierzęcych krewnych nie wyewoluowała taka moc obliczeniowa mózgu. Wzrost wielkości sieci społecznej w porównaniu do innych naczelnych może wyjaśnić, czemu ludzie rozwinęli się, kładąc nacisk na uczenie społeczne, którego wyniki podlegają transmisji kulturowej – uważa Hill. -
Ślepe naśladowanie zachowania rodziców, np. powracanie, by się rozmnożyć, do miejsca narodzin, może być najlepszą strategią z punktu widzenia długoterminowego sukcesu ewolucyjnego własnych genów – uważają naukowcy z Uniwersytetów w Exeter i Bristolu. Wykorzystując modele matematyczne, Brytyjczycy porównywali sukces ewolucyjny związany z kopiowaniem strategii oraz bardziej dynamicznym podejściem, skoncentrowanym na przystosowywaniu się do nowych informacji podczas podejmowania kluczowych decyzji życiowych. Z indywidualnego punktu widzenia przywiązywanie się do tego, co robili rodzice, wydaje się skrajnie niemądre, zwłaszcza jeśli mają obecnie słaby kontakt z rzeczywistością. Wszystko wygląda jednak inaczej, gdy spojrzy się na to z perspektywy genów. Odkryliśmy, że w pewnych okolicznościach takie podejście może być skuteczniejszą metodą zapewnienia długotrwałego przeżycia własnych genów od bardziej szczegółowych strategii. Ku naszemu zaskoczeniu, bezmyślne naśladownictwo bywa skuteczniejsze od bardziej złożonej alternatywy, która zakłada adaptację do zmian wykrywanych w środowisku – tłumaczy dr Sasha Dall. Naukowcy wspominają o efekcie mnożnikowym. Jeśli znajdziemy się w idealnym środowisku dla naszego genotypu, będziemy się rozmnażać i świetnie prosperować. Oznacza to, że przez pokolenia coraz więcej osobników trafi do warunków doskonale do siebie przystosowanych, wystarczy naśladowanie rodziców. Jeśli jednak osobniki nie natrafiły na otoczenie idealne dla swoich genów, nie będą się miewać dobrze, dlatego zwierzęta decydujące się na naśladowanie ich będą zostawiać po sobie coraz mniej potomstwa. W ten sposób populację zdominują osobniki urodzone we właściwych miejscach. Za pomocą modelu matematycznego wykazaliśmy, że to zapewnia większy sukces niż alternatywne podejście dostosowywania zachowania do aktualnych warunków, gdy środowisko zmienia się nieznacznie między pokoleniami i gdzie istnieje wybór miejsc do życia [dobrych i złych]. Kiedy próbujesz się dostosować, możesz popełnić pomyłkę – kosztowną, a nawet śmiertelną. Takie podejście może też wymagać dużo czasu i wysiłku, co z kolei ogranicza sukces ewolucyjny – podkreśla prof. John McNamara z bristolskiej Szkoły Matematyki. To wyjaśnia, czemu np. żółwie morskie wracają na plażę, na której wylęgły się kiedyś z jaja, mimo że po drodze mijają wiele równie dobrych miejsc. Nie twierdzimy, że metoda sprawdzi się w przypadku każdego gatunku i w każdym czasie, ale rzuca ona nieco światła na interesujący aspekt zachowania zwierząt i biologii ewolucyjnej – podsumowuje dr Dall.
-
Antropolodzy z George Washington University i New York University kwestionują ostatnie odkrycia dotyczące ewolucji człowieka. W piśmie Nature ukaże się wkrótce artykuł The evolotionary context of the first hominins, którego autorzy starają się powściągnąć entuzjazm swoich kolegów i przyglądają się szczątkom nazwanym Orrorin, Sahelanthropus i Ardipithecus. Skamieniałości te zostały odkryte w ciągu ostatniej dekady. Są datowane na 4-7 milionów lat i mają być najwcześniejszymi przodkami człowieka. Najbardziej znany z nich, etiopski Ardi, znacząco różni się od tego, co spodziewano się znaleźć, jednak został uznany za naszego przodka. Teraz amerykańscy naukowcy zdają się mówić panowie, spokojnie, nie każda stara skamielina to przodek człowieka. Terry Harrison, profesor archeologii i dyrektor Centrum studiów nad pochodzeniem człowieka Uniwersytetu Nowojorskiego stwierdza: nie mówimy, że te skamieniałości to z całą pewnością nie są przodkowie ludzi. Jednak ich status został raczej wstępnie założony, a nie odpowiednio udowodniony i możliwych jest wiele innych interpretacji. Naszym zdaniem z takim samym lub nawet większym prawdopodobieństwem możemy stwierdzić, że to skamieniałości małp spokrewnionych z wielkimi małpami i ludźmi. Harrison i współautor artykułu, profesor anatomii ewolucyjnej i dyrektor Centrum zaawansowanych studiów nad paleobiologią hominidów, Bernard Wood, sceptycznie podchodzą do wymienionych powyżej odkryć i ich interpretacji. Ich zdaniem skamieniałości trzeba jeszcze raz sklasyfikować biorąc pod uwagę wszelkie niuanse. Uważają też, że naiwnością jest sądzić, iż wszystkie skamieniałości to przodkowie obecnie żyjących stworzeń. Przypominają też o istnieniu homoplazji, a tymczasem - jak wskazują - obowiązująca obecnie teoria na temat Ardiego wydaje się sugerować, jakoby homoplazja nie dotyczyła ludzi, ale była powszechna wśród naszych najbliższych kuzynów. Zwracają również uwagę, że o ile obecnie łatwo możemy odróżnić szczątki współczesnego człowieka od szczątków współczesnego szympansa, to już odróżnienie szczątków obu tych gatunków z czasów, gdy żyli Orrorin, Sahelanthropus i Ardi nie jest proste. Uczeni przypominają, że Ramapithecus był w latach 60. i 70. ubiegłego wieku uznawany za przodka człowieka. Dopiero później okazało się, że jest on blisko spokrewniony z orangutanem. Zwracają uwagę, że najbardziej przekonującym dowodem na to, że Ardi i Sahelanthropus to przodkowie człowieka są ich małe kły. Jednak, podkreślają, redukcja kłów nie zachodziła tylko u ludzi, ale również niezależnie u wielu linii małp.
-
Po ponad 200 mln lat przerwy w żuchwie żab Gastrotheca guentheri ponownie pojawiły się zęby. G. guentheri są jedynymi żabami, które mają zęby zarówno w szczęce, jak i w żuchwie. Teraz naukowcy znów zastanawiają się, czy zgodnie z prawem Louisa Dollo, złożone cechy ulegają w toku ewolucji zatraceniu raz na zawsze (i G. guentheri stanowią wyjątek potwierdzający regułę), czy jednak mogą się później pojawiać jeszcze raz. Wiele wskazuje na to, że reewolucja nie zdarza się wcale tak rzadko... Żaby z występującego w Ameryce Środkowej i Południowej rodzaju Gastrotheca są nazywane żabami-torbaczami, ponieważ noszą swój skrzek w sakiewkach na grzbiecie. Zespół doktora Johna Wiensa zajął się jednak nie rozmnażaniem, lecz zębami w żuchwie reprezentującego go niezwykłego gatunku. Połączyłem dane ze skamieniałości i sekwencjonowania DNA z nowymi metodami statystycznymi i wykazałem, że żaby straciły zęby w żuchwie ponad 230 mln lat temu. U G. guentheri pojawiły się one jeszcze raz w ciągu ostatnich 20 mln lat. Utrata zębów żuchwowych u przodków współczesnych żab i ich ponowne pojawienie u G. guentheri stanowi silne poparcie dla kontrowersyjnego pomysłu, że złożone cechy anatomiczne, które zostają utracone w toku ewolucji, mogą się rozwinąć jeszcze raz, nawet gdy były nieobecne przez setki milionów lat – wyjaśnia dr Wiens, który uważa, że w ten sposób zdemaskowano lukę w prawie Dollo. Naukowiec ze Stony Brook University podkreśla, że skoro żaby zawsze miały zęby w szczęce, mechanizm rozwoju zębów był stale obecny. G. guentheri odzyskały więc po prostu zęby w żuchwie, nie musząc reewoluować samych mechanizmów tworzenia zębów. Amerykanin uważa, że obnażona luka w prawie Dollo dotyczy też innych przypadków, kiedy wydawało się, że doszło do ponownego wyewoluowania utraconych cech, np. palców u jaszczurek czy etapu larwalnego u salamander.
-
Analiza ewolucji wszy wykazała, że współcześni ludzie zaczęli nosić ubrania ok. 170 tys. lat temu (Molecular Biology and Evolution). David Reed z Florydzkiego Muzeum Historii Naturalnej bada wszy u współczesnych ludzi, by lepiej zrozumieć ewolucję naszego gatunku oraz wzorce migracji. W ramach najnowszego 5-letniego studium przeprowadzał sekwencjonowanie DNA, by wyliczyć, kiedy wszy odzieżowe zaczęły się genetycznie oddzielać od wszy głowowych. Chcieliśmy znaleźć inną metodę na określenie momentu, kiedy ludzie mogli po raz pierwszy zacząć nosić ubrania. Ponieważ są tak doskonale przystosowane do ubrań [żyją w odzieży w pobliżu skóry; kontakt garderoby ze skórą pozwala im pobierać krew], wiedzieliśmy, że wszy odzieżowe niemal na pewno nie występowały, zanim ludzie nie zaczęli się przyodziewać – przekonuje Reed. Dane wskazują, że współcześni ludzie zaczęli nosić ubrania ok. 70 tys. lat przed wyemigrowaniem w chłodniejsze klimaty i na wyżej położone rejony, co nastąpiło ok. 100 tys. lat temu. Nie dałoby się tego ustalić za pomocą danych archeologicznych, ponieważ wczesne ubiory nie zachowały się na badanych stanowiskach. Studium wykazało, że człowiekowate zaczęły się ubierać długo po utracie owłosienia, co jak pokazują badania dotyczące zabarwienia skóry, miało miejsce ok. 1 mln lat temu. Oznacza to, że hominidy przez długi czas obywały się zarówno bez włosów, jak i garderoby. Ponieważ w odróżnieniu od większości innych pasożytów, wszy wiążą się na długie okresy z liniami żywicieli, można wywnioskować, czy zmiany ewolucyjne u gospodarza miały coś wspólnego ze zmianami u samych pasożytów. Metody zestawiania ludzkiej ewolucji z danymi dotyczącymi wszy rozwijają się od 20 lat. W ten sposób naukowcy zdobywają informacje do wykorzystania w medycynie czy ekologii. Daje to szanse na badanie zmiany żywicieli i opanowywanie nowych – tego typu zachowania występują w nieznanych wcześniej chorobach zakaźnych, które zaczynają atakować ludzi.
-
Akademicy z Uniwersytetu w Osace przypadkowo stworzyli w ramach Evolved Mouse Project myszy, które ćwierkają jak ptaki. Teraz badają na nich pochodzenie ludzkiego języka. W swoich eksperymentach Japończycy wykorzystali gryzonie, u których zwiększono prawdopodobieństwo występowania błędów podczas procesu kopiowania DNA. Mutacje są siłą napędową ewolucji. By zobaczyć, co się stanie, przez wiele pokoleń krzyżowaliśmy zmodyfikowane genetycznie zwierzęta – wyjaśnia Arikuni Uchimura. Byłem zaskoczony [widząc mysz śpiewającą niczym ptak], ponieważ spodziewałem się zwierząt odmiennych pod względem budowy fizycznej. Kiedyś oczom naukowców ukazała się już bowiem mysz o krótkich łapach i ogonie typowym dla jamnika. Obecnie laboratorium zamieszkuje ponad 100 śpiewających myszy. Dalsze eksperymenty mają m.in. ujawnić, jak ewoluował ludzki język. Jako ssaki myszy są lepsze do badania niż ptaki; w grę wchodzi zarówno większe podobieństwo budowy mózgu, jak i inne aspekty biologiczne. Zespół Uchimury sprawdza, jak myszy wydające ćwierkające dźwięki wpływają na zwykłe osobniki, bo że wpływają, to już pewne. Dotąd stwierdzono, że obcując ze śpiewającymi pobratymcami, przeciętne myszy zaczynają wydawać mniej ultradźwięków. Niewykluczone więc, że nowa metoda porozumiewania zaczyna funkcjonować w danej grupie jak dialekt. Niezmutowane gryzonie piszczą głównie pod wpływem stresu, a zmodyfikowane genetycznie myszy wydają głośniejsze dźwięki po umieszczeniu w określonym otoczeniu lub po wprowadzeniu samców do grupy samic. Może to więc być sposób wyrażania emocji lub kondycji organizmu.
-
Co decyduje o doborze partnera? Atrakcyjność, zdolność do posiadania potomstwa, zdolność do wyżywienia rodziny - wymieni każdy. Odkrycie, że może o tym decydować żyjąca w organizmie bakteria nieco szokuje, ale to prawda. Co więcej, może ona sterować ewolucją organizmu gospodarza. Na szczęście nie dotyczy to człowieka, lecz muszki owocówki. Ewolucję postrzegano dotychczas jako ewolucję osobników danego gatunku. W przypadku różnego rodzaju symbiozy, rozpatrywano rzecz jako niezależne ewolucje: na przykład ssaka i żyjącej w jego jelitach bakterii. Doświadczenie izraelskich naukowców z Wydziału Mikrobiologii Molekularnej i Biotechnologii na Tel Aviv University dowodzi, że przynajmniej w części wypadków ewolucję należy rozpatrywać jako zmianę całego środowiska, zwanego holobiontem. W tym przypadku zwierzę oraz bytujące wewnątrz udomowione bakterie ewoluują nie osobno, lecz razem. Pierwsze doświadczenie, jakie przeprowadzili prof. Eugene Rosenberg, prof. Daniel Segel oraz doktorant Gil Sharon, było powtórzeniem eksperymentu, jaki już dwie dekady temu przeprowadzono na uniwersytecie w Yale. Populację muszek owocowych podzielono na dwie części: jedną karmiono cukrem słodowym, drugą skrobią. Z racji krótkiego życia muszki ewoluują dość szybko i rozdzielone populacje różnicują się szybko. Po roku eksperymentu, kiedy rozdzieloną populację połączono na nowo, zaobserwowano, że osobniki z dwóch subpopulacji nie chciały się ze sobą mieszać, na partnerów wybierając jedynie osobniki nawykłe do karmy tego samego rodzaju. Izraelscy naukowcy udowodnili ponadto, że na taką zmianę nie potrzeba aż roku, wystarczy nawet jedno lub dwa pokolenia. Kto kim rządzi? Drugi eksperyment miał na celu znalezienie - podejrzewanego już - mechanizmu tak szybkiej ewolucji. Podawanie muszkom razem z karmą zwykłego antybiotyku spowodowało, że wykształcenie odmiennych preferencji partnerskich w wyniku diety nie następowało. Aplikacja antybiotyku już po zróżnicowaniu populacji również znosiła podział. W kolejnych eksperymentach wyizolowano odpowiedzialną za taki stan rzeczy bakterię Lactobacillus plantarum - symbiotycznie żyjącą w układzie pokarmowym muszek. Ponowne zasiedlenie układu pokarmowego muszek bakteriami przywracało podział populacyjny. Po dokładniejszych badaniach okazało się, że sprawa leży w poziomie wytwarzanych feromonów. Logicznym wnioskiem wysuniętym przez badaczy jest, że bakterie L. Plantarum potrafią regulować produkcję feromonów swoich gospodarzy, wpływając w ten sposób na ich preferencje seksualne, a pośrednio na przebieg ewolucji. Bakterie mają krótszy cykl życiowy i ewoluują szybciej, niż większe organizmy. Wpływając na zachowanie gospodarza przyspieszają również jego ewolucję. To sprawia, że taki holobiont może ewoluować znacznie szybciej, niż wydawałoby się to możliwe. Trudno na razie ocenić rozpowszechnienie takiego zjawiska, nie da się wszakże wykluczyć, że dotyczy ono również organizmów bardziej rozwiniętych niż muszki i może odgrywać istotną rolę w ewolucji. To stawia teorię ewolucji w nowym świetle i może oznaczać konieczność sformułowania jej nawet na nowo.
-
Współcześnie życie na naszej planecie jest ściśle uzależnione od tlenu. Nie zawsze jednak było go tak pod dostatkiem, jak dziś. Przez większość swojej historii sięgającej 4,5 miliarda lat atmosfera ziemska zawierała jedynie śladowe ilości tlenu. W jaki sposób tlen gromadził się w atmosferze i jak ten proces wiązał się z rozwojem życia i ewolucją? Do niedawna nie było to wiadome. Przez większość ziemskiej historii w oceanach kwitło życie, ale były to jedynie bakterie i inne mikroorganizmy. Wytwarzały one tlen w procesie fotosyntezy, ale nie było go raczej wystarczająco wiele, żeby mógł gromadzić się w atmosferze i hydrosferze. Tym niemniej, około 2,3 miliarda lat temu ilość tlenu wzrosła. Czy jednak była już wtedy tak wysoka jak obecnie? Czy pierwsze wyższe organizmy miały do dyspozycji dużo tlenu, czy mało? Na pytanie to udało się odpowiedzieć naukowcom dopiero niedawno. Ariel Anbar, biogeochemik na Arizona State University i prowadzący uniwersytecki program astrobiologiczny (ASU Astrobiology Program) odkrył sposób na dokładne zmierzenie stężenia tlenu w ziemskiej prehistorii. Kluczem okazały się czarne łupki, skały osadowe powstałe z osadów na dnie dawnych oceanów. Są one bogate w molibden. Pierwiastek ten występuje w siedmiu stabilnych izotopach, których proporcje można łatwo i dokładnie zmierzyć. Izotopy molibdenu układają się w skałach frakcjami, a stopień ich frakcjonowania zależny jest od obecności tlenu. W ten sposób, wiążąc frakcje izotopów molibdenu z wiekiem osadów określono stężenie tlenu w różnych momentach historii. Okazało się, że zawartość tlenu w atmosferze porównywalna do obecnej pojawiła się niedawno, bo dopiero około 500 milionów lat temu. Naukowcy powiązali ten fakt z pojawieniem się na ziemi roślin naczyniowych, których najstarsze skamieniałości datowane są na około 400 milionów lat temu. Tkanka roślin naczyniowych jest - w porównaniu z tkanką wcześniejszych form roślinnych - dość odporna na rozkład. Organiczny węgiel pochodzący z roślin naczyniowych zatem jest bardziej skłonny do pozostawania w osadach niż wiązania się z tlenem. Dominacja roślin naczyniowych spowodowała zatem wzrost stężenia tlenu w atmosferze. Większy poziom tlenu utorował drogę do ewolucji wyższych form zwierzęcych, rozpoczynając współczesny eon fanerozoiczny. Tak zatem ewolucja nie tylko zależna jest od obecności tlenu, ale sama na tę obecność wpływa.
-
Profesor filologii klasycznej i historii Ian Morris z Uniwersytetu Stanforda dowodzi w swojej książce Why the West Rules - For Now, że historia to powolna skomplikowana gra pomiędzy rozwojem społeczeństwa a warunkami geograficznymi. Morris każe nam się zastanowić, dlaczego to kraje zachodniej Europy podbiły świat i dlaczego nasza cywilizacja obecnie dominuje. Przecież, jak zauważa, gdy Krzysztof Kolumb odkrywał Amerykę, europejska technika morska była daleko w tyle za możliwościami, którymi dysponowali Chińczycy. W 1492 roku Kolumb miał do dyspozycji zaledwie trzy prymitywne statki z 90 ludźmi na pokładzie. Tymczasem już 87 lat wcześniej chiński żeglarz Zheng He zawitał na Sri Lankę na czele floty 300 łodzi, mają do dyspozycji 27 000 marynarzy, w tym 180 lekarzy i farmaceutów. Zheng miał magnetyczny kompas i na tyle dobrze znał Ocean Indyjski, że mógł wypełnić zapiskami 10-metrowy zwój dziennika pokładowego. Kolumb niezbyt wiedział, gdzie jest i nie wiedział, dokąd płynie - pisze Morris. Chińczycy w tym czasie znali dobrze wybrzeża Indii, Arabii, Afryki Wschodniej i, prawdopodobnie, Australii. Wszystko przemawiało za tym, że to właśnie Państwo Środka powinno dokonać podboju świata. Tak się jednak nie stało i 400 lat po wyprawie Zhenga wojska brytyjskie zmusiły Chiny do podpisania upokarzających traktatów. Zdaniem profesora Morrisa, zasadniczą rolę odgrywała geografia i związana z nią obfitość udomowionych roślin i zwierząt. Uczony zauważa, że najważniejsze cywilizacje rozwijały się w dwóch "matecznikach". Jeden z nich to zachodnia część Eurazji, a druga - region pomiędzy rzekami Jangcy i Żółtą. Oczywiście w innych regionach również powstawały ważne cywilizacje, jednak ze względu na mniejszą koncentrację użytecznych rośli i zwierząt, rozwijały się one powoli i bardzo wolno rozprzestrzeniały. Dlatego też Morris skupił się na porównaniu dominującej obecnie cywilizacji zachodnioeuropejskiej z chińską. Jednak geografia to tylko część prawdy. Równie ważny jest rozwój społeczny, który dla Morrisa oznacza zdolność społeczeństwa do przystosowania środowiska fizycznego, społecznego, ekonomicznego i intelektualnego tak, by możliwe było osiąganie założonych celów. To przystosowanie może mieć różne oblicza - od wynalezienia rolnictwa, poprzez nowe techniki malarskie po jedzenie nożem i widelcem. Historia uczy nas, że gdy ciśnienie rośnie, rozpoczynają się zmiany - pisze Morris. I formułuje Twierdzenie Morrisa: Zmiany są wywoływane przez leniwych, chciwych, przestraszonych ludzi, którzy szukają sposobów na łatwiejsze i bezpieczniejsze osiągnięcie celu. I rzadko wiedzą oni, co robią. Uczony zauważa, że geografia napędza rozwój społeczny, ale jednocześnie rozwój społeczny determinuje geografię. Podaje przy tym przykład Wysp Brytyjskich, które 5000 lat temu znajdowały się bardzo daleko od cywilizacji Mezopotamii i nie skorzystały na jej rozwoju. Jednak 500 lat temu rozwój społeczny i położenie geograficzne spowodowało, że Anglia miała łatwy dostęp do bogactw Nowego Świata. A przywożone stamtąd srebro sprzedawano w Chinach, które cierpiały na niedobór tego metalu. Kilka wieków później Anglia mogła, dzięki swojemu węglowi, rozpocząć Rewolucję Przemysłową i stać się globalnym imperium. Profesor Morris zauważa jednocześnie, że próby naginania takich procesów, chęć sztucznego wywoływania zmian w społeczeństwach, wymuszania "postępu", doprowadziły do pojawienia się w XX wieku krwawych dyktatur. Wszyscy wielcy komuniści twierdzili, że w Azji trzeba zrobić coś, co ponownie uruchomi silnik historii, który zatrzymał się dawno temu - pisze Morris. W wyniku takiego myślenia pojawili się Lenin i Mao. Uczony uważa jednocześnie, że obecnie jesteśmy świadkami dużych zmian. Musimy patrzeć globalnie, poza ramy swojej cywilizacji. Po latach badań doszedł do wniosku, że kultury Grecji i Rzymu nie były historycznymi wyjątkami, a zachodnie studia klasyczne muszą badać też inne kultury. Jeśli nie popatrzymy szerzej, nie uzyskamy ważnych odpowiedzi - mówi Morris. Podkreśla, że geografia, która jeszcze do niedawna miała olbrzymi wpływ na rozwój ludzkości, teraz traci na znaczeniu. Podobnie zresztą jak, w obliczu rozwoju technologicznego, tracą na znaczeniu historyczne różnice. Dawne rozróżnienia na Wschód i Zachód nie będą miały znaczenia dla robotów - pisze uczony. Zmiany klimatyczne mogą doprowadzić do migracji milionów ludzi, wzrostu napięcia, wybuchu wojen. Jeśli, zgodnie z niedawną jeszcze logiką podziału Wschód-Zachód, zaangażują się w nie USA i Rosja, ludzkość może mieć poważne problemy. Jednak, zgodnie z Teorią Morrisa, czekające nas zmiany mogą przynieść też sporo korzyści. Są one przecież wyzwalane przez ciśnienie. Trudno oczywiście, przewidzieć, jak potoczą się losy ludzkości, jednak, jak pisze Morris to, co historycznie ważne ma charakter globalny i ewolucyjny.
-
Amerykańscy naukowcy odkryli, że kręgowce dysponujące czerwoną krwią wyewoluowały dwukrotnie niezależnie od siebie (Proceedings of the National Academy of Sciences). Ewolucja konwergencyjna to proces powstawania analogicznych cech w grupach odlegle spokrewnionych organizmów, np. skrzydeł u nietoperzy i ptaków. Ostatnio biolodzy z University of Nebraska-Lincoln stwierdzili, że konwergencja doprowadziła do wykształcenia dwóch mechanizmów transportowania tlenu przez krew, by podtrzymać metabolizm tlenowy. Zespół prof. Jaya Storza analizował genom wielu kręgowców i doszedł do wniosku, że bezżuchwowce (Agnatha) - minogokształtne i śluzicokształtne oraz wymarłe rzędy Osteostraci, Heterostraci, Coelolepida - i szczękowce (Gnathostomata) inaczej rozwiązały ten sam problem fizjologiczny. Analiza porównawcza wykazała, że wybrały różne białka prekursorowe, które miały spełniać funkcję przenoszących tlen hemoglobin, nadających krwi charakterystyczny czerwony kolor. Linie bezżuchwowców i szczękowców oddzieliły się od siebie ok. 500 mln lat temu w kambrze (miało to miejsce mniej więcej 30 mln lat po pojawieniu się pierwszego strunowca). Pojawienie się białek transportujących tlen ma związek z wielkością organizmu. Owady radzą sobie bez podobnego rozwiązania, ponieważ są na tyle małe, by w całości polegać na pasywnej dyfuzji tlenu w układzie tchawek. Ma to swoje plusy i minusy, jako że między innymi dlatego insekty tylko nieznacznie przekraczają magiczną granicę długości 3 cali (7,62 cm). Wytworzenie 500 mln lat temu hemoglobin jako białek transportujących tlen otworzyło drogę ewolucji metabolizmu tlenowego (co ważne, natura wzięła się na więcej niż jeden sposób). To z kolei ułatwiło zwiększenie złożoności budowy wewnętrznej i rozmiarów ciała. Hemoglobiny bezżuchwowców i szczękowców powstały niezależnie, ale funkcjonują podobnie. [...] Białka te wyewoluowały swe dotyczące przenoszenia tlenu właściwości z różnych właściwości przodków [z innego materiału wyjściowego].
-
W toku ewolucji gatunków geny zmieniały się i mnożyły swoje odmiany. Dziś wiemy, że ewolucja potrafi być całkiem szybka, kiedy trzeba a najszybciej zmieniającymi się genami są te odpowiedzialne za rozmnażanie. Z jednym wyjątkiem. Gen Boule, związany z wytwarzaniem nasienia a znany od 2001 roku, musi najwyraźniej być wyjątkowo niezastąpiony, skoro według ostatnich odkryć liczy on sobie co najmniej 600 milionów lat. Jeśli ktoś się zastanawia, jak to możliwe, skoro rodzaj ludzki jest wielokrotnie młodszy, to trafił w sedno. Ten gen bowiem człowiek współdzieli prawdopodobnie z większością życia na Ziemi. Odkrycia dokonali naukowcy ze Szkoły Medycyny Feinberga na Uniwersytecie Północno-Zachodnim (Northwestern University Feinberg School of Medicine). Boule jest bezwzględnie wymagany do wytwarzania spermy u tak odmiennych gatunków, jak insekty oraz ssaki. Profesor Eugene Xu przebadał wiele gatunków: człowieka, ssaki, ryby, owady i robaki a nawet prymitywne ukwiały - wszędzie znajdując ten sam, niezmieniony gen. Musi on być zatem - zdaniem odkrywców - tak istotny, że nie może ulec zmianom bez zakłócenia swojej funkcji. Zadziwiające jest, że tak odmienne gałęzie drzewa ewolucji zachowały ten jeden element bez zmian. Dowodzi to bezwarunkowo naszego wspólnego pochodzenia. Sam fakt posiadania jakiejś cechy, jak wytwarzania spermy, nie może przesądzać o wspólnym jej źródle. Przykładowo zarówno owady jak i ptaki latają, ale rozwinęły one tę umiejętność niezależnie i oddzielnie. Natura dokonała tego wynalazku więcej niż raz i odpowiedzialne za cechy pozwalające na latanie są całkowicie odmienne geny. Natomiast ten element naszego rozrodu, jak widać, wynaleziono raz i służy kolejnym ewoluującym gatunkom od milionleci. Poza rewelacją na polu ewolucji, odkrycie amerykańskich naukowców może mieć praktyczne zastosowanie. Żadne z gatunków, pozbawiony genu Boule, nie może wytwarzać nasienia, a zatem nie może się rozmnażać. Daje to nadzieję na skuteczny środek antykoncepcyjny dla mężczyzn. Daje także sposób na kontrolowanie populacji gatunków niepożądanych lub nawet szkodliwych, poprzez zaatakowanie i unieszkodliwienie jednego tylko genu. Miejmy jedynie nadzieję, że przez przypadek ewentualny środek eliminujący Boulego nie wymknie się spod kontroli i nie wywoła skutków podobnych do bomby „M" profesora Wiktora Kuppelweisera, które znamy z filmu „Seksmisja".
-
U karaibskich koralowców żyjących na obrzeżach rafy szybciej pojawiają się nowe ewolucyjnie cechy niż u ich pobratymców zlokalizowanych bliżej centrum. Jak zaznacza John Pandolfi z University of Queensland, studium jego zespołu koncentruje się na tempie ewolucji, a nie na zliczaniu gatunków reprezentowanych w obrębie rafy. Ewolucja jest kluczem do przetrwania życia na Ziemi. Współpracownicą Pandolfiego była Ann Budd z University of Iowa. Para analizowała fizyczne i genetyczne zmiany u Montastraea annularis, gatunku występującego na Karaibach od ponad 6 mln lat. Naukowcy pobrali próbki setek skamieniałych oraz żywych koralowców. Zmiany ewolucyjne o wiele częściej pojawiały się na krańcach zasięgu gatunku – zaznacza Pandolfi. Na przestrzeni milionów lat u koralowców otaczających Barbados i Bahamy, czyli na krańcach tutejszej rafy, rozwinęło się kilka adaptacji. Dla kontrastu w próbkach z centrum rafy nie odnotowano zbyt dużej zmienności. Aby przeżyć i się rozrastać, koralowce potrzebują specyficznych warunków. Woda nie może być za ciepła, zbyt kwasowa ani zbyt głęboka. W okolicznościach odbiegających od optimum organizmy z obrzeży rafy zaczynają ewoluować szybciej i stają się nieco inne od tych z centrum. Pandolfi ma nadzieję, że jego okrycia zostaną wykorzystane przez obrońców przyrody. Dotąd programami ochrony obejmowano głównie regiony z dużą liczbą różnych gatunków lub z większą liczbą gatunków zagrożonych. Australijczyk nie deprecjonuje takiego podejścia, ale uważa, że nie uwzględnia ono tempa ewolucji danej populacji. Wg niego, działania ekologów muszą też obejmować skrajne obszary ekosystemu. Dzięki pionierom z marginesu powstają przystosowania korzystne dla gatunku jako całości lub nawet zupełnie nowe gatunki. Malcolm McCulloch, oceanograf z Uniwersytetu Zachodniej Australii, obawia się jednak, że koralowce z krańców rafy mogły zapobiec katastrofie, gdy zmiany środowiskowe zachodziły wolno w ciągu 6 mln lat. Nie wiadomo jednak, czy zdołają cokolwiek zdziałać, jeśli przekształcenia zajdą nagle i skokowo.
-
Tajemnice ewolucji: jak powstały wielokomórkowce
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Z jednej strony naukowcy wciąż poszukują rozwiązania tajemnicy, jak martwa materia uformowała życie, z drugiej badają zagadnienia ewolucji i specjacji gatunkowej. A pomiędzy nimi trwają prace mające na celu odpowiedź: jak jednokomórkowe organizmy przekształciły się w skomplikowane wielokomórkowce. Jak tłumaczą Klaus Valentin i Bank Beszteri z Instytutu Badań Polarnych i Morskich Alfreda Wegenera w Helmholtz, wielokomórkowe życie wyewoluowało na pięć różnych sposobów, tworząc zwierzęta, rośliny, grzyby, czerwone algi (krasnorosty) i brązowe algi (brunatnice). Dlatego naukowcy ewolucjoniści postawili sobie za cel stworzyć kompletną mapę genomu dla reprezentatywnego gatunku każdej z tych linii ewolucyjnych. Klaus Valentin i Bank Beszteri od początku zaangażowani byli w projekt stworzenia mapy genomu brunatnicy - Ectocarpus siliculosus, nad którym pracowało blisko stu naukowców i inżynierów. Przeanalizowanie 214 milionów par zasad i przydzielenie ich do 16 tysięcy genów trwało pięć lat. Wcześniej zakończono odczyt genomu krasnorostu, nadszedł więc czas badań porównawczych i oceniania zdobytej wiedzy. Wiadomo już, że wiele genów podobnych jest do roślin lądowych, więc można podejrzewać, że odgrywały kluczową rolę w pierwotnych organizmach wielokomórkowych. Zsekwencjonowanie genomu brunatnicy ma istotne znaczenie dla jeszcze jednego celu badawczego - odtworzenia przebiegu ewolucji fotosyntezy. Wiadomo, że wytwarzanie tlenu dzięki energii słonecznej zostało „wynalezione" około 3,8 miliarda lat temu przez cyjanobakterie. Algi zielone i czerwone zyskały tę umiejętność dzięki symbiozie z cyjanobakteriami. Jak sądzono, algi brązowe powstały z połączenia bezbarwnych komórek nie posiadających umiejętności fotosyntezy z jednokomórkowymi krasnorostami. Ostatnie badania sugerują raczej, że powstały one z połączenia krasnorostów i alg zielonych (zielenic). Brunatnica - Ectocarpus siliculosus - to organizm morski, występujący powszechnie w klimacie umiarkowanym i polarnym, a badania nad nim mają również znaczenie ekologiczne. Porastając obficie skaliste wybrzeża pełnią w morskim ekosystemie rolę podobną do lasów na lądzie. Niektóre gatunki osiągają nawet 160 metrów długości, tworząc środowisko dla wielu organizmów. Żyjąc w strefach dużych pływów wykazują odporność na długotrwały brak wody i promieniowanie ultrafioletowe. Zrozumienie, jak wykształciły te właściwości może być interesujące i przydatne w kontekście zmian klimatycznych. Brązowe algi są ewolucyjnie znacznie starsze od roślin lądowych, ich metabolizm posiada wiele unikatowych właściwości, które nie zostały jeszcze zbadane. Zrozumienie, jak funkcjonują te organizmy może przyczynić się do wielu praktycznych odkryć i zastosowań w nowych produktach i technologiach.
