Повторяем: биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения у палочников с течением времени

Важные новости

При повторе : Биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения с течением времени у палочников

Зеленый палочник Timema cristinae morph сливается с калифорнийским сиреневым кустарником (Ceanothus spinosus). Фото: Аарон Комо

Давние дебаты среди ученых-эволюционистов звучат примерно так: происходит ли эволюция по предсказуемой схеме или она зависит от случайных событий и непредвиденных обстоятельств? То есть, если бы вы могли повернуть время вспять, как описал знаменитый ученый Стивен Джей Гулд (1941–2002) в своей знаменитой метафоре «Воспроизведение ленты жизни», жизнь на Земле снова развивалась бы как нечто похожее на то, что теперь мы знаем, или это выглядело бы совсем по-другому?

«Если вы формулируете это как вопрос «или/или», это слишком упрощенно», — говорит биолог-эволюционист из Университета штата Юта Захария Гомперт. «Ответ не является «полностью случайным» или «полностью детерминированным и предсказуемым». И все же, исследуя короткие временные масштабы, мы можем обнаружить предсказуемые, повторяемые закономерности эволюции».

Гомперт и коллеги сообщают о доказательствах повторяемой эволюции в популяциях палочников в статье «Эволюция повторяется в повторяющихся долгосрочных периодах». исследования в дикой природе», в журнале Science Advances.. Среди авторов статьи — давний соратник Гомперта Патрик Носил и другие исследователи из Французского университета Монтпилиера, Бразильского федерального университета Сан-Паулу, Университета Невады, Университета Рино и Университета Нотр-Дам.

Команда изучила данные за три десятилетия о частоте загадочных изменений цветового рисунка у палочников вида Timema cristinae в десяти естественно воспроизводящихся популяциях в Калифорнии. T. cristinae полиморфен по цвету и рисунку тела. Некоторые насекомые имеют зеленый цвет, что позволяет бескрылому насекомому, питающемуся растениями, сливаться с кустарниками калифорнийской сирени (Ceanothus spinosus). Напротив, зеленые полосатые морфы исчезают при нападении на кустарники шамизы (Adenostoma fasciculatum).

Сокрытие среди растений является одним из ключевых защитных механизмов T. christinae, поскольку голодные птицы, такие как кустовые сойки, являются ненасытными хищниками палочников. .

При повторении: биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные процессы изменения со временем у палочников

Кустарниковая сойка с палочником Timema в клюве. Фото: Анри Трюшасу

«Хищничество птиц является постоянной движущей силой, формирующей особенности организма насекомых, включая окраску и полосатость по сравнению с отсутствием полос», — говорит Гомперт, доцент кафедры биологии УрГУ и Экологического центра УрГУ. «Мы наблюдали предсказуемые колебания частоты полос «вверх и вниз» во всех популяциях, что представляет собой повторяемую эволюционную динамику, основанную на постоянных генетических вариациях».

Он говорит, что полевой эксперимент демонстрирует, что эти колебания связаны с отрицательной частотной зависимостью. естественный отбор (NFDS), где загадочные цветовые узоры более полезны, когда они редки, а не обычны. Вероятно, это связано с тем, что у птиц формируется «образ поиска» очень обильной добычи.

«В коротких временных масштабах эволюция, включающая существующие вариации, может быть вполне предсказуемой», — говорит Гомперт. «Вы можете рассчитывать на то, что определенные движущие силы всегда будут присутствовать, например, птицы, питающиеся насекомыми».

Но в более длительных временных масштабах эволюционная динамика становится менее предсказуемой.

«Популяции могут произойдет случайное событие, такое как сильная засуха или наводнение, которое нарушит статус-кво и, следовательно, предсказуемые результаты», — говорит Гомперт.

При повторе: биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения у палочников с течением времени» /></p>
<p> Полосатый палочник Timema cristinae morph сливается с кустарником серой (Adenostoma fasciculatum). Фото: Мориц Мушик </p>
<p>В долгосрочной перспективе новая мутация у вида может привнести редкую черту, говорит он. «Это настолько близко к действительно случайному, насколько это возможно».</p>
<p>«Редкие вещи легко теряются случайно, поэтому существует высокая вероятность того, что новая мутация может исчезнуть до того, как получит устойчивое распространение», — говорит он. «Действительно, другой вид палочника Timema, который также питается сорочкой, либо никогда не имел, либо быстро утратил мутации, создающие загадочную полосатую черту. Таким образом, эволюция полосатости не является повторяемым результатом эволюции в таком большом масштабе».</p >
<p>Гомперт отмечает, что повторные долгосрочные исследования на природных популяциях, включая исследования знаменитых дарвиновских вьюрков, редки.</p>
<p>«Поскольку большая часть этой работы ограничена одной или несколькими популяциями, она трудно сделать выводы о повторяемости среди множества эволюционно независимых популяций», — говорит он. «Такие исследования сложно проводить не только потому, что они требуют согласованных усилий, но и потому, что нельзя торопить время».</p>
<p><strong>Подробнее:</strong> Патрик Носил и др., «Эволюция повторяется в повторяющихся долгосрочных исследованиях в дикой природе», <i>Science Advances</i> (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adl3149. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl3149 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Достижения науки </p>
<p> Предоставлено Университетом штата Юта </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости