Биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения у палочников с течением времени.

Биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения у палочников с течением времени.
Повтор: биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения у палочников с течением времени

Зеленый палочник Timema cristinae morph сливается с кустарником калифорнийской сирени (Ceanothus spinosus). 1 кредит

Давняя дискуссия среди ученых-эволюционистов звучит 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 его коллеги сообщают о доказательствах повторяемости эволюции популяций палочников в статье «Эволюция повторяется в повторяющихся долгосрочных исследованиях в дикой природе». Достижения науки. Среди авторов статьи — давний соратник Гомперта Патрик Носил и другие исследователи из французского университета Монтпилиера, бразильского федерального университета Сан-Паулу, университета Невады, 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, на фоне кустарников шамизы (Adenostoma fasciculatum) зеленые полосатые морфы исчезают.

Прятаться среди растений — один из ключевых способов защиты T. christinae, поскольку голодные птицы, такие как кустовые сойки, являются ненасытными хищниками палочников.

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

Кустарниковая сойка с палочником Тимема в клюве. Фото: Анри Трушасу.

«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 показывает, что эти колебания связаны с отрицательным частотно-зависимым естественным отбором (NFDS), при котором загадочные цветовые узоры более полезны, когда они редки, а не обычны. Вероятно, это связано с тем, что у птиц развивается «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 рядом, например, птицы, питающиеся насекомыми».

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

«Население может столкнуться с случайным событием, таким как сильная засуха или наводнение, которое нарушит статус-кво и, следовательно, предсказуемые результаты», — говорит Гомперт.

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

Полосатый палочник Timema cristinae morph гармонирует с кустарником шезлонг (Adenostoma fasciculatum). Фото: Мориц Мушик.

По его словам, в долгосрочном масштабе новая мутация у вида может привнести редкую черту. «Это настолько близко к действительно случайному, насколько это возможно».

«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 длительном масштабе».

Гомперт отмечает, что повторные долгосрочные исследования на природных популяциях, включая исследования знаменитых вьюрков Дарвина, редки.

«Поскольку большая часть этой работы ограничена одной или несколькими популяциями, трудно сделать выводы о повторяемости среди множества эволюционно независимых популяций», — говорит он. «Такие исследования сложно реализовать не только потому, что они требуют согласованных усилий, но и потому, что нельзя торопить время».

Больше информации:
Патрик Носил и др. «Эволюция повторяется в повторяющихся долгосрочных исследованиях в дикой природе», Достижения науки (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adl3149. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adl3149

Предоставлено Университетом штата Юта

Цитирование: Повторюсь: Биологи наблюдают повторяющиеся эволюционные изменения у палочников с течением времени (2024 г., 24 мая), получено 25 мая 2024 г. с https://phys.org/news/2024-05-biologies-recurring-evolutionary-insects.html.

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.

Поделиться в соцсетях