Prilagodljivi kuščarji ponazarjajo ključni evolucijski proces, predlagan pred stoletjem

Kronoterm - Prilagodljivi v vseh razmerah (Junij 2019).

Anonim

V večjem delu puščave Mojave imajo stransko-prepleteni kuščarji tanke in rjave oznake, ki se dobro mešajo s svojo puščavsko okolico. Vendar pa pri toku Pisgah Lava najdemo precej drugačno populacijo stranskih madežev, tako črnih kot kamenje, v katerem živijo.

Kako živali preplavljajo nova okolja, drugačna od tistih, za katera je evolucija opremljena z natančno prilagojenimi prilagoditvami? Svetlo obarvani kuščarji na lavskem toku bi morali biti preprosti za plenilce, in kako so preživeli dovolj dolgo, da bi razvili temnejšo obarvanost?

Ena razlaga je, da številne lastnosti živali niso določene, vendar se lahko med življenjsko dobo spremenijo. Ta "fenotipska plastičnost" posameznim živalim omogoča, da spremenijo svoj videz ali obnašanje, da preživijo v novem okolju. Sčasoma se v populaciji pojavljajo nove prilagoditve, ki spodbujajo preživetje z genetskimi spremembami in naravno selekcijo, ki deluje na prebivalstvo več generacij. To je znan kot "Baldwinov učinek" po psihologu Jamesu Marku Baldwinu, ki je to idejo predstavil v mejniku, objavljenem leta 1896.

Znanstveniki, ki so preučevali stranske kuščarje na toku Pisgah Lava, so postopek natančno dokumentirali. Prikazali so, kako posamezni kuščarji lahko spremenijo barve v novem okolju, da postanejo temnejši na levi; so identificirali gene, ki uravnavajo barvo in se razlikujejo med populacijami na levi in ​​iz nje; in ugotovili, da so genetske spremembe v populaciji, prilagojene toku lave, tiste kuščarje temnejše od drugih. Njihove ugotovitve, objavljene 6. septembra v Current Biology, so lahko najbolj podroben primer učinka Baldwina, ki se pojavlja v divji populaciji.

"To je stara in zelo močna ideja, zdaj pa imamo genetske dokaze o tem, kako se to dogaja v naravi", je dejal coauthor Barry Sinervo, profesor ekologije in evolucijske biologije pri UC Santa Cruz.

Sinervo je v Kaliforniji že več kot 30 let preučeval stranske gnilobe. Prvi avtor Amon Corl, ki je zaslužil doktorat v Laboratoriju Sinervoa, je zdaj v muzeju Zvezde za vretenčarje UC Berkeley. Corl je dejal, da je prvič izvedel o populaciji Pisgahovega gušterja iz neobjavljenega doktorata znanosti. tezo s sodelavko Claudia Luke, zdaj na Sonoma State University.

"Claudia je ugotovila, kako plastična je njihova obarvanost, in sem testiral genske spremembe, ki so vplivale na obarvanje populacije Pisgah, " je dejal Corl. "Baldwin je napovedal, da plastičnost omogoča organizmom, da kolonizirajo nova okolja in nato razvijejo nove prilagoditve z naravno selekcijo. Do zdaj pa manjkajo genetska orodja, ki kažejo, da se to dogaja v polju."

Ko raziskovalci premaknejo stransko ušesne kuščarje iz enega ozadja v drugega (na primer, od peska do lave kamnine), se spremembe barve začnejo pojavljati v enem tednu, postopne spremembe v obarvanosti pa se nadaljujejo več mesecev kasneje. "Zdi se, da je počasen, postopen razvoj temnega melaninskega pigmenta", je dejal Corl.

Prebivalci kuščarjev na in iz lave toka imajo tako plastičnost, ki jim omogoča spreminjanje barve, ko se premakne v novo okolje. Toda obe populaciji imajo tudi dedne razlike v pigmentaciji. Genetska analiza je pokazala razlike med dvema populacijama v dveh genih, vključenih v ureditev proizvodnje melanina.

Raziskovalci so preplavili kuščarje iz obeh populacij, vzgajali potomce v skupnem okolju in izmerili obarvanost potomcev. Ti poskusi so pokazali, da so spremembe v melaninskih povezanih genih v korelaciji s temo kože kuščarjev.

Genetsko vzorčenje kuščarjev, ki obkrožajo tok lave, je pokazalo, da so variante genov, ki jih najdemo v populaciji lave, omejene na to populacijo, kar kaže na to, da so variante nastale zaradi mutacij, ki so se pojavile pri kuščarjih, ki živijo na levi in ​​se razširijo znotraj te populacije. Študije demografskega modeliranja so pokazale, da so se nove mutacije pojavile na tisoče let po pojavu lave, pred približno 22.000 leti.

"Preučevali smo vsesplošne kuščarje po vsem, tudi pri drugem toku lave, in te genetske variante najdemo le pri Pisgah, zato vemo, da so tam nastale, " je dejal Sinervo. "To so geni, ki uravnavajo barvo z nadzorovanjem poti proizvodnje melanina, vendar na kompleksen način. Pisaljski kuščarji se najbolje ujemajo z barvo lave katere koli populacije, vendar se lahko še vedno vrnejo v pesek in se ujemajo s popolnoma drugačnim ozadje. "

Razpon barvanja, ki je možen za posameznega kuščarja, je izjemen. "Na nek način je čudovito, da naravna selekcija še vedno deluje v prisotnosti toliko plastike. Vse kar je potrebno je malo neusklajenosti in to lahko naredi razliko med življenjem in smrtjo, " je dejal Corl. "Še vedno obstajajo razlike v populaciji, zato smo v procesu delovanja na teh genih ujeli naravno selekcijo. Zdaj lahko opravljamo nadaljnja področja in laboratorijske študije, katerih cilj je boljše razumevanje, kako visoko plastične lastnosti oblikujejo evolucija."

menu
menu