Ilgalaikis driežų tyrimas meta iššūkį evoliucinės biologijos taisyklėms

Žievėtojo anolo (Anolis distichus) driežo patelė. Kreditas: Jon Suh

Čarlzas Darvinas (Charles Darwin) teigė, kad evoliucija vyksta nuolat, todėl gyvūnai prisitaiko, kad išgyventų. Tačiau daugelis jo amžininkų su tuo nesutiko. Jie klausė: jei evoliucija nuolat verčia daiktus keistis, kaip tuomet dvi tos pačios rūšies fosilijos, rastos toje pačioje vietoje, gali atrodyti identiškai, nors jų amžių skiria 50 mln. metų?

Viskas pasikeitė per pastaruosius 40 metų, kai evoliucinių tyrimų sprogimas įrodė, kad evoliucija gali vykti ir vyksta greitai - net iš kartos į kartą. Evoliucijos biologai buvo sužavėti, tačiau išvados sustiprino tą patį paradoksą: jei evoliucija gali vykti taip greitai, tai kodėl dauguma rūšių Žemėje daugelį milijonų metų atrodo vienodai?

Tai vadinama sąstingio paradoksu, ir Džeimsas Stroudas (James Stroud), Džordžijos technologijos instituto Biologijos mokslų mokyklos docentas, ėmėsi jį tirti. Jis atliko ilgalaikį driežų bendruomenės tyrimą, matuodamas, kaip evoliucija vyksta gamtoje tarp daugelio rūšių. Taip jis galbūt rado atsakymą į vieną didžiausių evoliucijos iššūkių.

Jo tyrimas buvo paskelbtas žurnalo "Proceedings of the National Academy of Sciences" viršelyje.

"Mes tai vadiname paradoksu, nes atrodo, kad tai neturi jokios prasmės, - sakė Stroudas. "Labiausiai paplitęs paaiškinimas yra tas, kad natūralioji atranka stengiasi stabilizuoti rūšies išvaizdą, darydama prielaidą, kad vidutinė forma padės geriausiai išgyventi. Problema ta, kad atlikdami lauko tyrimus žmonės beveik niekada neranda, kad tokia "stabilizuojanti" atranka iš tikrųjų egzistuoja."

Žaliasis anolas (Anolis carolinensis). Kreditas: Day's Edge Prods

Driežų gaudymas lasais

Stroudas atliko lauko tyrimą su keturių skirtingų rūšių Anolis driežais (anoliais) nedidelėje saloje Fairchild Tropical Botanic Gardens, esančioje Koral Gables, Floridoje. Jis ištyrė visų keturių driežų rūšių natūraliąją atranką penkis laikotarpius iš eilės, gaudydamas ir stebėdamas kiekvieno saloje esančio driežo išgyvenamumą.

Stroudas ir jo kolegos driežų ieškojo dieną ir naktį. Naudodami ilgas žvejybines lazdas su mažyčiais lasais ant galų, jie švelniai gaudė juos už stiprių kaklų, dėjo į šaldytuvus ir fiksavo tikslią šaką ar kelmą, kur rado kiekvieną driežą.

Grįžęs į laboratoriją Stroudas išmatavo driežų galvas, kojas, pėdas, svorį ir net pirštų lipnumą. Kiekvienam driežui suteikę identifikacinį numerį ir pažymėję jį mažyte žyme po oda, komanda paleido driežus į tas pačias šakas, kuriose juos rado. Kitomis dienomis ir savaitėmis jie ėjo gaudyti likusių driežų.

Trejus metus kas pusmetį Stroudas ir jo komanda šį procesą pradėdavo iš naujo. Gaudė tuos pačius driežus, atliko matavimus, juos paleido ir užsirašinėjo, kurie driežai išgyveno, o kurie ne.

Džeimsas Stroudas prie meškerės pritvirtintu mažyčiu laso gaudo driežus. Kreditas: Day's Edge Prods

Evoliucijos nuotrauka verta tūkstančio driežų

Įtraukdamas kiekvieno laikotarpio duomenis, Stroudas užfiksavo kiekvieno bendruomenės driežo istoriją. Tada jis susiejo išgyvenamumo duomenis su kūno požymių kaita, o tai leido išanalizuoti, kurie kūno požymiai buvo svarbūs išgyvenamumo prognozuotojai. Apibendrinus analizę, susidarė vaizdas, kaip natūralioji atranka veikė visą bendruomenę.

Savo nuostabai Stroudas nustatė, kad stabilizuojanti natūraliosios atrankos forma, kai išlaikomi tie patys, vidutiniai rūšies požymiai, yra labai reta. Iš tikrųjų natūralioji atranka laikui bėgant labai kito. Vienais metais driežai, turintys ilgesnes kojas, išgyveno geriau, o kitais - driežai, turintys trumpesnes kojas. Kitais laikotarpiais aiškaus dėsningumo iš viso nebuvo.

"Įspūdingiausias rezultatas yra tas, kad natūralioji atranka laikui bėgant buvo labai įvairi, - sakė Stroudas. "Dažnai matėme, kad atranka visiškai pasikeisdavo nuo vienų metų iki kitų. Tačiau, sujungus į ilgalaikį modelį, visi šie svyravimai iš esmės išnykdavo: Per visą laikotarpį rūšys išliko nepaprastai panašios."

Stroudo tyrime pateiktos išvados anksčiau nebuvo pastebėtos. Dar niekada nebuvo taip gerai žinoma, kaip atranka veikia bendruomenės lygmeniu, ir tikrai ne taip išsamiai.

Mokslininkai niekada nesuprato, kaip evoliucija veikia bendruomenės lygmeniu, todėl, kad tokie ilgalaikiai tyrimai, kaip Stroudo, atliekami itin retai. Mokslininkai vargu ar imasi tokių projektų, nes tam reikia daug darbo ir laiko.

"Evoliucija gali vykti ir vyksta - tai nuolatinis procesas, tačiau tai nebūtinai reiškia, kad ilgainiui viskas nuolat keičiasi", - sakė Stroudas. "Dabar žinome, kad net jei atrodo, jog gyvūnai išlieka tokie patys, evoliucija vis tiek vyksta."

Pasak Stroudo, evoliucijos supratimas yra labai svarbus viskam, ką norime suprasti apie gyvybę Žemėje.

"Evoliucijos supratimas ne tik padeda suprasti mus supančius augalus ir gyvūnus bei jų pasiskirstymą pasaulyje, - sakė jis. "Ji taip pat parodo mums, kaip gyvybė išsilaiko pasaulyje, kuriame dominuoja žmonės".

Tyrimų, kuriuose stebima, kaip evoliucija vyksta laukinėje gamtoje ilgą laiką, atlikta labai nedaug. Todėl, pasak Stroudo, mes iškreiptai suvokiame, kas yra evoliucija.

"Labai ilgai evoliucijos biologai bandė išsiaiškinti, kas slypi už šios paradoksalios sąstingio idėjos, - sakė Stroudas. "Šis tyrimas rodo, kad atsakymas gali būti ne itin sudėtingas - tiesiog turėjome pakankamai ilgai atlikti tyrimą gamtoje, kad tai išsiaiškintume."