Unul dintre procesele principale ale evoluției - selecția naturală - se desfășoară chiar în fața ochilor noștri. În ultima jumătate de secol, pe Pământ au apărut insecte care nu se tem de pesticide, șoareci care nu sunt sensibili la otravă și bacterii rezistente la antibiotice. Cine și cum se adaptează condițiilor adverse.
Supraviețuitori de uragan
În vara anului 2017, un grup de oameni de știință de la Universitatea Harvard a observat populații de șopârlele mici, Anolis scriptus, care trăiesc în insulele Turks și Caicos din Indiile de Vest. La patru zile după încheierea expediției, uraganele Irma și Maria au lovit arhipelagul. Șase săptămâni mai târziu, biologii s-au întors acolo pentru a colecta datele.
S-a dovedit că după dezastrul natural, șopârlele s-au schimbat semnificativ - degetele de la picioare supraviețuitoare erau în medie mai lungi, primele membre erau mai mari, corpul era mai scurt și oasele coapsei erau mai mici. Oamenii de știință au sugerat că aceste semne au ajutat reptilele să supraviețuiască uraganului, iar acum vor câștiga un pas în următoarele generații de Anolis scriptus care locuiesc pe insule.
După uraganele Irma și "Maria" în 2017, apariția șopârlelor Anolis scriptus, care locuiesc pe insulele din Indiile de Vest, s-a schimbat - la animalele supraviețuitoare, degetele de la picioare la medie erau mai lungi, primele membre erau mai mari, lungimea corpului era mai scurtă / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Evoluție artificială
Video promotional:
Deci, datorită elementelor furioase, cercetătorii au observat pentru prima dată selecția naturală în natură. Înainte de aceasta, procesele de adaptare a organismelor vii la schimbarea condițiilor de mediu și a speciei au fost simulate artificial în laboratoare.
Cel mai adesea, bacteriile au devenit obiectul de studiu - se înmulțesc suficient de repede, iar genomul lor are dimensiuni reduse, ceea ce face posibilă studierea proceselor într-un timp relativ scurt, care durează mii de ani în organisme mai complexe. Cel mai cunoscut experiment, care a început în 1988 și continuă până în zilele noastre, a fost pus în scenă de un grup de oameni de știință de la Universitatea Michigan, condus de biologul evoluționist Richard Lensky.
În februarie 1988, cercetătorii au creat douăsprezece populații dintr-o singură tulpină de Escherichia coli (E. coli) și le-au plasat într-un mediu artificial unde glucoza era singura sursă de hrană. În plus, citratul a fost prezent în soluție, dar E. coli nu s-a putut hrăni cu acesta.
Doisprezece populații de bacterii E. coli care au fost observate de oamenii de știință de 30 de ani. Foto: Brian Baer și Neerja Hajela.
Timp de treizeci de ani (peste 68 de mii de generații de Escherichia coli s-au schimbat), bacteriile din toate populațiile au crescut și au învățat să absoarbă mai bine nutrienții, inclusiv citratul. Mutațiile care au permis E. coli să se adapteze mediului lor au fost diferite la toate populațiile, dar au apărut în aceleași gene - fiecare comunitate bacteriană a încercat să își găsească propria cale în evoluție.
Dinti mai puternici, capete mai mari
Uneori, organismele complexe se adaptează condițiilor de mediu nu pentru milenii, ci mult mai repede. De exemplu, șopârlă de perete Podarcis sicula, care trăiește pe una dintre insulele din Marea Adriatică, a schimbat dimensiunea, forma capului și structura tractului digestiv în doar 36 de ani, deși genetic sunt încă nedistinguibile de la rudele lor care locuiesc în altă parte.
În 1971, cercetătorii au transportat cinci perechi de adulți de Podarcis sicula de pe insula Pod Kopiste la Pod Markaru vecin. Condițiile din noul loc semănau cu habitatul obișnuit, dar practic nu existau prădători din țară, iar după treizeci de ani, reptilele care se răspândiseră pe întreaga insulă erau în exterior diferite de congenerii lor de pe Pod Kopist.
Șopârlă de perete (Podarcis siculus), când s-a mutat în insula Pod Markaru, s-a schimbat în aspect: a devenit mai mare, picioarele posterioare au fost scurtate și o valvă ileocecală Kurt W. Becker / Lucertola campestre a caccia a apărut în tractul gastro-intestinal.
Șopârlele coloniștilor au crescut ca mărime, au început să curgă mai încet (membrele posterioare le-au fost scurtate), capetele păreau mai masive, iar dinții erau mai puternici, deoarece pe Pod Markaru trebuiau să se hrănească în principal cu plante dure și fibroase, și nu insecte, ca înainte. Datorită modificărilor din dieta animalelor, o nouă structură a apărut și în tractul gastro-intestinal - valva ileocecală, care formează un fel de camere de fermentație în intestin, în care microbii descompun bucăți greu de digerat de alimente vegetale.
Viața insulei te face mai inteligent
În general, animalele insulare, de regulă, interesează mai mult oamenii de știință decât verii lor continentali - pe insule, evoluția este mai rapidă. Animalele mari, odată izolate, devin mai mici, cele mici, dimpotrivă, devin imense și uneori într-un timp foarte scurt.
Viața pe insule oferă uneori avantaje destul de neașteptate. După cum a aflat un grup internațional de oameni de știință, după ce au analizat datele despre dimensiunea creierului a unsprezece și jumătate de mii de păsări aparținând 1931 de specii, creierul păsărilor insulare este mai mare decât cel al rudelor continentale, iar acesta este rezultatul evoluției.
Noul Caledonia Raven face „monedă” pentru distribuitorul. Foto: Jelbert et al. / Rapoarte științifice 2018.
Condițiile de viață pe insule sunt mai puțin previzibile și, dacă situația se agravează, este mai dificil să vă mutați într-un alt loc decât pe continent. Prin urmare, un creier mare capabil de un comportament adaptativ mai complex este un avantaj evolutiv. Aceste descoperiri susțin observațiile corbului New Caledonia (Corvus moneduloides), care este capabil să utilizeze unelte și să le recreeze din memorie, precum și ciuperca copacului de lemn (Camarhynchus pallidus), care poate folosi instrumente și chiar să le proceseze.
Șoareci care nu pot fi otrăviți
Condițiile de viață nefavorabile obligă animalele continentale să evolueze rapid. Acest lucru s-a întâmplat cu șoarecii obișnuiți de casă. Începând cu anii 1950, au fost otrăviți cu otravă warfarină - unii indivizi rezistenți la acest pesticid au fost găsiți deja în 1964, iar până în 2011 oamenii de știință au descris o populație de șoareci de casă (Mus musculus domesticus), asupra cărora warfarina nu acționează deloc.
O astfel de adaptare rapidă (60-70 de ani nu este nimic conform standardelor de evoluție) s-a datorat reproducerii incredibil de rapide a acestor rozătoare. După cum subliniază cercetătorii germani, rezistența la otravă este rezultatul unei mutații a genei vkorc1, care este prezentă în genomele tuturor mamiferelor și este responsabilă pentru activitatea vitaminei K.
Încercările constante ale unei persoane de a distruge anumite dăunători și paraziți, de regulă, merg în lateral. Dorința de a învinge infecțiile mortale a dus la apariția de superbe rezistente la antibiotice, iar dorința de a proteja plantele împotriva insectelor a dus la răspândirea animalelor rezistente la pesticide. În ultima jumătate de secol, au fost înregistrate peste două cazuri și jumătate de adaptare a dăunătorilor de insecte la diverse otrăvuri.
Alfiya Enikeeva
