Kohanemisvõimelised sisalid illustreerivad sajandit tagasi välja pakutud peamist evolutsiooniprotsessi

Klassikatähed 2013 pühapäeviti kell 18.40 ETV-s (Aprill 2019).

Anonim

Enamikus Mojave kõrbes on külgvärvilised sisalikud pimedad ja pruunid märgised, mis sobivad hästi oma kõrbes ümbrusega. Kuid Pisgah Lava voolu puhul leitakse üks väga erinevat külgpuhastunud sisalike, nagu mustad kivid, keda nad elavad.

Kuidas loomad tungivad uutesse keskkondadesse, mis erinevad nendest, mille evolutsioon on neid peenelt häälestatud kohandustega varustanud? Lava voolu valgel värvilised sisalikud peaksid olema röövloomade jaoks kergesti korjatavad, siis kuidas nad püsisid piisavalt pikk, et moodustada tumedamat värvust?

Üks seletus on, et paljud looma tunnused ei ole fikseeritud, kuid võivad selle eluea jooksul muutuda. See "fenotüübiline plastilisus" võimaldab üksikut loomal muuta oma välimust või käitumist piisavalt, et ellu jääda uues keskkonnas. Lõpuks tekivad elanikkonna elutingimustest tulenevad uued kohandused geneetiliste muutuste ja loomuliku selektsiooni kaudu, mis mõjutab elanikkonda põlvkondade kaupa. Seda tuntakse kui "Baldwini efekti" pärast psühholoog James Mark Baldwini, kes tutvustas ideed 1896. aastal ilmunud märkimisväärses dokumendis.

Teadlased, kes uurivad Pisgahi Lava voolu külgpuhutud sisalasi, on nüüd üksikasjalikult dokumenteerinud selle protsessi. Nad näitasid, kuidas individuaalsed sisalikud võivad muuta värve uues keskkonnas, et lava jaoks tumedamaks muutuda; nad määratlesid geenid, mis reguleerivad värvust ja erinevad lava sisse ja välja jäävate populatsioonide vahel; ja nad leidsid, et laava vooluga kohandatud populatsioonide geneetilised muutused muudavad need võlurid tumedamaks kui teised. Nende tulemused, mis on avaldatud 6. septembril praeguses bioloogias, võivad olla kõige üksikasjalikum näide looduslikus populatsioonis esineva Baldwini mõju kohta.

"See on vana ja väga võimas idee ning nüüd on meil geneetilised tõendid selle kohta, kuidas see looduses toimub, " ütles kaasautor Barry Sinervo, UC Santa Cruzi ökoloogia ja evolutsioonibioloogia professor.

Sinervo on uurinud Californias rohkem kui 30 aasta jooksul külgpuhastatud sisalikke. Esimene autor Ammon Corl, kes teenis oma Ph.D. Sinervo laboris, on nüüd UC Berkeley selgroogupoolsete zooloogia muuseum. Corl ütles, et ta sai esmakordselt teada Pisgah-õlari populatsioonist avaldamata Ph.D. Thesis autor kaaslane Claudia Luke, nüüd Sonoma State University.

"Claudia mõistis välja, kui plastist nende värvus on, ja ma katsetasid geneetilisi muutusi, mis mõjutasid värvimist Pisgah populatsioonis, " ütles Corl. "Baldwin ennustas, et plastilisus võimaldab organismidel koloniseerida uusi keskkondi ja seejärel arendada uusi kohandusi loodusliku valiku kaudu. Seni pole meil olnud geneetilisi vahendeid, mis näitaksid, et see toimub valdkonnas."

Kui teadlased liigutavad ühe taustast teise (näiteks liivast kuni lava kivimisse) külgpuhastatud sisalikud, muutuvad värvused nädala jooksul ja järk-järgult muutuvad värvused mõne kuu tagant. "Tundub, et pimedas melaniini pigmendis on aeglaselt ja järk-järgult kasvanud, " ütles Corl.

Mõlemad sisalikud, kes on sisse lava voolu sisse ja välja, omavad sellist plastilisust, mis võimaldab neil uue värviga kolimisel värvi muuta. Kuid kahel populatsioonil on pigematsiooni pärilikud erinevused. Geneetiline analüüs näitas erinevusi kahe populatsiooni vahel kahes geeni, mis osalevad melaniini tootmise reguleerimises.

Teadlased tõstsid kahe populatsiooni sisalikud sisalikud, tõstsid järglasi ühises keskkonnas ja mõõdukalt järglaste värvust. Need katsed näitasid, et melaniini-ga seotud geenide variatsioonid korvavad sisalike nahkade pimedust.

Lava voolu ümbritsevate külgpuhastatud sisalade geneetiline proovide võtmine näitas, et lava populatsioonis leitud geenivariandid on piiratud selle populatsiooniga, mis viitab sellele, et variandid tekkisid lava juures asuvates sisalikes levinud mutatsioonide kaudu, mis levisid selle populatsiooni piires. Demograafilised modelleerimisuuringud näitasid, et uued mutatsioonid tekkisid tuhandeid aastaid pärast lava voogu umbes 22 000 aastat tagasi.

"Oleme uurinud külgpuhutavaid sisalikke üle kogu lava voolu, ja neid geneetilisi variante leidub ainult Pisgahis, nii et me teame, et see on koht, kus nad tekkisid, " ütles Sinervo. "Need on geenid, mis reguleerivad värvuse, kontrollides melaniini tootmisviisi, kuid kompleksselt. Pisgah-sisalikud sobivad kõige paremini iga elanikkonna lava värviga, kuid nad võivad veel liiva tagasi minna ja sobitada täiesti erineva taust. "

Üksiku sisaliku võimalik värvide ulatus on märkimisväärne. "Mõnes mõttes on hämmastav, et loomuliku valiku tegutsemine on nii plastilisus olemas. Kõik, mis kulub, on natuke ebakõla ja see võib muuta elu ja surma, " ütles Corl. "Rahvastikus on endiselt erinevusi, nii et me püüdsime nende geenide toimel loomulikku valikut. Nüüd võime viia läbi täiendavaid põllu-ja laboratoorseid uuringuid, mille eesmärk on paremini mõista, kuidas areng on kujundanud väga plastilisi tunnuseid."

menu
menu