Superszybka ewolucja: większa głowa w zaledwie 15 lat

[KopalniaWiedzy.pl 314]

Badania brazylijskich gekonów, które zamieszkują wyspy powstałe w wyniku działalności człowieka, wykazały, że w ciągu zaledwie 15 lat rozwinęły się u nich większe głowy niż u kuzynów ze stałego lądu.

Grupy Gymnodactylus amarali zostały odizolowane od reszty populacji, kiedy okoliczne tereny zalano podczas budowy hydroelektrowni (szczyty pagórków przekształciły się w wysepki). Autorzy publikacji z pisma PNAS opisali różnice w morfologii i diecie gekonów z 5 takich wysepek (porównań dokonywano do 5 pobliskich terenów na obszarze Cerrado).

Okazało się, że zalanie spowodowało wyginięcie 4 większych gatunków jaszczurek na nowych wyspach, pozostawiając gekonom owady, które normalnie zostałyby zjedzone przez kogoś innego. Wskutek tego G. amarali wyewoluowały większe pyski, a więc i większe głowy. Dzięki temu lepiej sobie radzą z pokaźniejszymi ofiarami.

Biolodzy podkreślają, że widywali już wcześniej taką przyspieszoną ewolucję, ale zazwyczaj w odpowiedzi na katastrofy naturalne, np. susze czy zmiany klimatu.

Ponieważ "wyspiarskie" gekony mogły zjadać większe ofiary, mogły zainwestować więcej energii w rozmnażanie i przeżycie. Wskutek tego miały liczniejsze potomstwo, a geny odpowiadające za pokaźniejszą głowę rozprzestrzeniały się w następnym pokoleniu na większą skalę. Proces ten zachodził do momentu, aż duża głowa stała się powszechną cechą grupy.

Naukowcy wyjaśniają też, czemu u gekonów rozrosły się same głowy, a nie całe ciało. Większe ciało wymaga bowiem większych nakładów energii i jaszczurki straciłyby przewagę, musząc spożywać więcej pokarmu.

Co ciekawe, mimo braku kontaktu większe głowy wyewoluowały gekony ze wszystkich 5 badanych wysp. Oznacza to, że głowa powiększona w stosunku do reszty ciała jest najlepszym sposobem na wykorzystanie okazji do zjadania większej różnorodności pokarmu.

« powrót do artykułu

[peceed 112]

Przede wszystkim trzeba zauważyć, że mechanizmy ewolucyjne mają 2 procesy do dyspozycji: pierwszym jest szybka zmiana częstotliwości występowania alleli w populacji, a drugim tworzenie nowych (co formalnie obejmuje też przypadki nowych locusów).

Jeśli spojrzymy na gatunek jako nie zbiór osobników a zbiór wszystkich genów w populacji (oczywiście na odpowiednim poziomie abstrakcji), to taka szybka ewolucja jest analogiem plastyczności fenotypowej pojedynczego osobnika, zmiany są skrajnie szybkie. Ale nie można wyciągać z tego bezwarunkowych prawd na temat ewolucji w ogóle, jak "Oznacza to, że głowa powiększona w stosunku do reszty ciała jest najlepszym sposobem na wykorzystanie okazji do zjadania większej różnorodności pokarmu". To może być oczywiście prawda. ale prawidłową implikacją jest tylko tyle, że było to oczywiste i łatwe rozwiązanie mając pewną populację wyjściową - allele "wielkich głów" musiały już istnieć wcześniej.

Biolodzy bardzo rzadko (albo wcale) rozumują w kategoriach algorytmicznych. Ewolucja jest procesem obliczeniowym, jednocześnie ograniczonym przez ilość dostępnych selekcji/ewaluacji rozwoju organizmu. To też jest zasób, którego każdy gatunek ma skończoną ilość, i najczęściej wygrywają rozwiązania nie "najlepsze", ale "wystarczająco dobre które pojawią się najszybciej". Należy też pamiętać, że większość ewolucyjnych zasobów obliczeniowych nie jest zużywane na usprawnienia, ale na zwykłą korekcję błędów. Na szczęście alokacja zasobów ewolucyjnych jest procesem całkowicie emergentnym, wynika z samych podstaw działania takich algorytmów. Jeśli tylko nowe cechy dają większe oczekiwane korzyści od strat wynikłych z nagromadzenia błędów, nowe cechy wygrają. Mam wrażenie, że może to być jeden z mechanizmów dzięki którym pewne szkodliwe mutacje rozprzestrzeniają się na całą populację, jak na przykład brak możliwości syntezy witaminy C przez człowieka. Po prostu taki błędny allel (o niskiej szkodliwości przy dostępności owoców) przypadkiem został sprzężony ( bliskie geny na nici dna) z pewną korzystną cechą  o nadzwyczajnym fitness (np. odporność na śmiertelną infekcję) i nie starczyło czasu na wyprodukowanie jednostki dziedziczenia kodującej 2 cechy prawidłowo nim zdominował całą populację (w pewnym sensie ortogonalność alleli można zdefiniować jako ich względna odległość na nici dna). BTW. obecne bogactwo świata przyrody nie wynika z wielkiej siły algorytmów ewolucyjnych, a raczej z ich słabości - każdy gatunek to przykład pewnego "wielowątkowego procesu obliczeniowego" który beznadziejnie utknął w pewnym ekstremum lokalnym zdefiniowanym przez więzy zwane niszą ekologiczną.

Edytowane 1 sierpnia 2017 przez peceed

[pogo 102]

Może i człowiek stracił geny kodujące produkcję witaminy C, ale za to posiada dość unikatową zdolność odzysku utlenionej jej wersji.

Potrzebujemy ok. 400 razy mniej witaminy C niż produkuje dla siebie koza, a chyba widzisz różnicę rozmiarów.

 

Mam nadzieję, że dobrze to pamiętam, bo nie mam czasu teraz szukać :/