En av de viktigaste utvecklingsprocesserna - naturligt urval - är att utvecklas rätt framför våra ögon. Under det senaste halva seklet har insekter som inte är rädda för bekämpningsmedel, möss som inte är känsliga för gift och bakterier som är resistenta mot antibiotika dykt upp på jorden. Vem och hur anpassar sig till ogynnsamma förhållanden.
Orkanöverlevande
Sommaren 2017 observerade en grupp forskare från Harvard University populationer av små ödlor, Anolis scriptus, som bodde på Turks- och Caicosöarna i Västindien. Fyra dagar efter expeditionens slut, orkanen Irma och Maria träffade skärgården. Sex veckor senare återvände biologerna dit för att samla in uppgifterna igen.
Det visade sig att efter naturkatastrofen förändrade ödlorna sig markant - de överlevande tårna var i genomsnitt längre, framdelarna var större, kroppen var kortare och lårbenen var mindre. Forskare har föreslagit att dessa tecken hjälpte reptilerna att överleva orkanen, och nu kommer de att få fotfäste i de kommande generationerna av Anolis scriptus som bor på öarna.
Efter orkaner Irma och & quot; Maria & quot; under 2017 har utseendet på Anolis scriptus ödlor, som bor på öarna i Västindien, förändrats - hos överlevande djur var tårna på tassarna i genomsnitt längre, framdelarna var större, kroppslängden var kortare / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Konstgjord utveckling
Kampanjvideo:
Så tack vare de rasande elementen såg forskarna för första gången naturligt urval i naturen. Före detta simulerades processerna för anpassning av levande organismer till förändrade miljöförhållanden och specifikation artificiellt i laboratorier.
Oftast blev bakterier objektet att studera - de multiplicerar ganska snabbt och deras genom är liten i storlek, vilket möjliggör relativt kort tid att studera de processer som tar tusentals år i mer komplexa organismer. Det mest kända experimentet, som började 1988 och fortsätter till denna dag, arrangerades av en grupp forskare från University of Michigan, ledd av evolutionärbiologen Richard Lensky.
I februari 1988 skapade forskare tolv populationer av en enda stam av Escherichia coli (E. coli) och placerade dem i en konstgjord miljö där glukos var den enda matkällan. Dessutom var citrat närvarande i lösningen, men E. coli kunde inte matas av den.
Tolv populationer av E. coli-bakterier som har observerats av forskare i 30 år. Foto: Brian Baer och Neerja Hajela.
Under trettio år (mer än 68 tusen generationer av E. coli har förändrats) har bakterier i alla populationer vuxit och lärt sig att absorbera näringsämnen mer effektivt, inklusive citrat. Mutationerna som tillät E. coli att anpassa sig till sin miljö var olika i alla populationer, men de inträffade i samma gener - varje bakteriesamhälle försökte hitta sin egen väg i evolutionen.
Starkare tänder, större huvuden
Ibland anpassar komplexa organismer sig till miljöförhållandena inte för årtusenden, men mycket snabbare. Till exempel har väggödlan Podarcis sicula, som bor på en av öarna i Adriatiska havet, ändrat storlek, form på huvudet och strukturen i matsmältningskanalen på bara 36 år, även om de genetiskt fortfarande inte kan skiljas från sina släktingar som bor någon annanstans.
År 1971 transporterade forskare fem par vuxna av Podarcis-sicula från Pod Kopiste Island till angränsande Pod Markaru. Förhållandena på den nya platsen liknade den vanliga livsmiljön, men det fanns praktiskt taget inga landbaserade rovdjur, och efter trettio år skilde reptilerna som hade spridit sig över hela ön utåt från sina släktingar på Pod Kopist.
Väggödlan (Podarcis siculus), när den flyttade till ön Pod Markaru, förändrades i utseende: den blev större, bakbenen förkortades och en ileokekalventil Kurt W. Becker / Lucertola campestre en caccia dök upp i mag-tarmkanalen.
Nybyggnadens ödlor ökade i storlek, började springa långsammare (bakbenen förkortades), huvuden såg ut mer massiva och deras tänder var starkare, eftersom de på Pod Markaru var tvungna att livnära sig främst på tuffa och fibrösa växter, och inte insekter, som tidigare. På grund av förändringar i djurens kost, har en ny struktur också dykt upp i mag-tarmkanalen - ileocecal-ventilen, som bildar ett slags jäsningskamrar i tarmen, där mikrober bryter ner svårsmältande växtmat.
Ölivet gör dig smartare
I allmänhet är ödjur som regel av större intresse för forskare än deras fastlandskusiner - på öar är utvecklingen snabbare. Stora djur, när de en gång har isolerats, blir mindre, små, tvärtom, de blir enorma och ibland på mycket kort tid.
Livet på öarna ger ibland ganska oväntade fördelar. Som en internationell grupp forskare fick reda på, efter att ha analyserat data om hjärnstorleken på elva och ett halvt tusen fåglar som tillhör 1931 arter, är hjärnan hos öfåglar större än för kontinentella släktingar, och detta är resultatet av evolutionen.
Den nya kaledonska korpen gör "valuta" för automaten. Foto: Jelbert et al. / Vetenskapliga rapporter 2018.
Livsförhållandena på öarna är mindre förutsägbara, och om situationen förvärras är det svårare att flytta till en annan plats än på kontinenten. Därför är en stor hjärna som kan mer komplexa anpassningsbeteenden en evolutionär fördel. Dessa fynd stöder observationer av den Nya Kaledoniska korpen (Corvus moneduloides), som kan använda verktyg och återskapa dem från minnet, och hackspettens trädfink (Camarhynchus pallidus), som kan använda verktyg och till och med bearbeta dem.
Möss som inte kan förgiftas
Ogynnsamma levnadsförhållanden tvingar kontinentala djur att utvecklas snabbt. Detta hände med vanliga husmöss. Sedan 1950-talet förgiftades de med warfarinförgift - vissa individer som var resistenta mot denna bekämpningsmedel hittades redan 1964, och 2011 beskrev forskare en population av husmöss (Mus musculus domesticus), på vilka warfarin inte verkar alls.
En så snabb anpassning (60-70 år är inget av evolutionens standarder) berodde på den oerhört snabba reproduktionen av dessa gnagare. Som tyska forskare påpekar är resistens mot gift resultatet av en mutation i vkorc1-genen, som finns i genomen hos alla däggdjur och ansvarar för arbetet med vitamin K.
En persons ständiga försök att förstöra vissa skadedjur och parasiter går som regel i sidled. Det är önskan att besegra dödliga infektioner som har lett till uppkomsten av antibiotikaresistenta superbugs, och önskan att skydda växter från insekter har lett till spridning av bekämpningsmedelsresistenta djur. Under det senaste halva seklet har mer än två och ett halvt fall av anpassning av skadedjur till olika gifter registrerats.
Alfiya Enikeeva