infa.lt

wyborcza.pl

Evoliucija neįtikėtinu greičiu sugeba keisti augalus ir gyvūnus. Ypač aktualu tai tampa dabar, kai žmogus aktyviai modifikuoja pasaulį.

Pilnutėlė salė iš pradžių nutilo, o po to pratrūko juoktis. Tokį įspūdį jiems sukėlė vaizdo įrašas, kurį Belovežo mokslinėje konferencijoje pademonstravo Jogailos universiteto (Krokuva, Lenkija – vert. pastaba) profesorius Pavelas Koteja (Pawel Koteja). Biologas parodė evoliucijos efektus, vykusius jo laboratorijoje. Jos herojumi tapo mažas graužikas, plačiai paplitęs Lenkijos miškuose – rudasis pelėnas (ne specialistui – žvėrelis, panašus į pelę). Natūraliomis sąlygomis pelėnas maitinasi žalumynais, racioną papildydamas sėklomis, uogomis ir bestuburiais. Profesorius Koteja nusprendė išvystyti pastarąjį pomėgį. „Mūsų užduotis nebuvo paprasčiausiai išvesti graužiką, mintantį mėsa, – pasakoja biologas leidiniui Gazeta Wyborcza. – Mes norėjome gauti aktyviai medžiojantį, plėšrūno bruožų turintį pelėną“.

Medžioklė laboratorijoje

Į narvus su pelėnais mokslininkas dėdavo gyvus svirplius. Vieni graužikai ignoravo vabzdžius, kiti jų bijojo, tačiau kai kurie juos puldavo ir suėsdavo. Būtent šiuos gyvūnus atrinkdavo tolesniam dauginimuisi. Iš jų palikuonių tyrinėtojai vėl atrinkdavo graužikus, turinčius plėšrumo bruožų. Ir taip karta iš kartos. Taip buvo gauti liesi, raumeningi pelėnai, kurie, pamatę svirplį jį puola, nužudo ir suėda. Kartais jiems prireikia judrumo ir sumanumo, kad staigiai reaguotų į bėgančio nuo jų vabzdžio judesius. Būtent tokios nufilmuotos gaudynės ir sukėlė sąmyšį konferencijoje.

Nuostabą kėlė ne tik pačių plėšrių pelėnų vaizdas, bet ir laikas, per kurį pavyko jį išvesti. Kad jie virstų aktyviais plėšrūnais, prireikė tik aštuonių kartų. Kadangi per vienerius metus yra išvedamos dvi kartos, tai evoliucija truko keturis metus. „Iš evoliucijos pusės, tai – neįtikėtinai trumpas laikas“, – pažymi Koteja.

Vis daugiau tyrimų rodo, jog evoliucija taip greitai vykti gali ir natūraliomis sąlygomis. Laikinei gamtai taip pat nėra reikalingi milijonai metų ir milžiniškos erdvės. Evoliuciją greitina žmogaus veikla, pirmiausia tai – globalinis atšilimas, miestų didėjimas ir žemės ūkio chemizavimas. Pakanka vienos balos kieme, keleto metų ir tiesiog mūsų akyse įvyks pokyčiai. Tuo pat metu gretimoje baloje evoliucija gali nueiti visiškai kitu keliu.

Smegenys šiukšlyne

Profesorius Pavelas Koteja aiškina, kad greitos evoliucijos galimybę dar prieš 80 metų numatė britų biologas Ronaldas Fišeris (Ronald Fisher). Ji matėsi iš palyginimo, kuriame jis aprašė rūšies pokyčių dydį arba evoliucijos progresą. Palyginimui buvo paimti du elementai: savybės paveldimumas, tai yra kaip svarbi yra jam yra genetika ir evoliucinis spaudimas. Evoliucinis progresas bus didesnis tuomet, kai natūrali atranka teigiamai veikia kažkokią tai organizmo savybę, o taip pat priklausys nuo to, kaip ši savybė nulemiama genetiškai ir gali būti perduodama sekančioms kartoms.

Dirbtinėmis sąlygomis yra lengviau sudaryti stiprų evoliucinį spaudimą, kadangi žmogus atrenka gyvūnus dauginimuisi pagal vieną kriterijų, neįvertindamas kitų savybių. Todėl profesoriaus Kotejos laboratorijoje pavyko greitai išvesti plėšrius pelėnus. „Gamtoje natūrali atranka veikia keletą savybių vienu metu, kadangi išgyvenimo galimybė ir reprodukcinė sėkmė priklauso nuo daugelio savybių. Taigi, įprastai tokios greitos evoliucijos niekur nėra“, – pasakoja mokslininkas.

Tačiau paskutiniu metu žmogui pavyko stipriu evoliuciniu spaudimu paveikti ir pačią gamtą. Visiškai naują ir nuolat besikeičiančią aplinką sukūrė miestų plėtimasis. Pradžioje ten išgyventi galėjo tik gausios gyvūnų rūšys. Tačiau smarki urbanizacija lėmė, jog paskutiniais metais jie iš miškų ir laukų ėmė kraustytis į stiklo, asfalto ir betono pasaulį. O ten, kad galėtų išgyventi, įgavo naujų sugebėjimų.

„Atsiranda vis daugiau įrodymų, jog gyvūnų, gyvenančių miestuose elgesys skiriasi nuo tų, kurie gyvena kitomis sąlygomis“, – žurnale Animal Behaviour rašė Danielis Sol (Daniel Sol), Oriolis Lapiedra (Oriol Lapiedra) ir Cezaras Gonzalesas-Lagos (Cesar Gonzalez-Lagos). Savo straipsnyje jie pateikia daugybę pavyzdžių, įrodančių šią tezę. Gyvūnai mokosi, pavyzdžiui, naudotis naujais maisto šaltiniais: šiukšlių dėžėmis, ėdžiomis, egzotinių dekoratyvinių augalų vaisiais. Tam jie turi pakeisti savo elgseną – juk gamtoje maistas yra išsklaidytas, o mieste – retai sutinkami, tačiau gausūs šaltiniai.

Barbadose gyvenantys karveliai – antilinės zenaidos – kurie natūraliomis sąlygomis gina savo teritoriją, puldami kitus savo rūšies atstovus, mieste ėmė gyventi didžiuliais būriais, kurių viduje nekyla jokia agresija. Kitos rūšys savo aktyvų laiką pakeitė į vakarą arba ankstyvą rytą: tai leido jiems sukurti dirbtinį apšvietimą, kuris padeda paukščiams ir šikšnosparniams pritraukti daugiau skanių vabzdžių.

Mieste gyvūnams tenka prisitaikyti prie naujų pavojų. Vienas jų – triukšmas.  Kad paukščiai, pavyzdžiui zylė, galėtų prasimušti per miesto triukšmą, jiems tenka čiulbėti gerokai aukštesniu dažniu. Miesto voverės savo ruožtu keičia komunikacijos būdą: jos bendrauja ne balsu, o uodegos judesiais. Kitas pavojus, kurio nėra laukinėje gamtoje – tai judrus transporto eismas. Dėl jo miesto lapės pakeitė savo aktyvumą: ankstyvą vakarą, kai eismas itin gausus, jos stengiasi nekirsti kelių.

Turime pažymėti, jog iš tikro nėra įmanoma pasakyti, kiek tie pokyčiai nulemti evoliucijos, o kiek pačių gyvūnų elgesio lankstumo. Tačiau genuose visiškai aiškiai yra užkoduotas smegenų dydis. O štai į miestą persikėlusių smulkių žinduolių, tokių kaip kirstukai, pelėnai, šikšnosparniai ir voverės, smegenys iš kartos į kartą darosi vis didesnės. Šia kryptimi evoliucija juda keletą dešimtmečių, po to žinduolių smegenys vėl ima mažėti. „Kolonizacijos pradžioje naudinga būti protingu, – pasakojo Emilė Snel-Rud (Emilie Snell-Rood) iš Minesotos universiteto, paskelbusi savo tyrimų rezultatus. – Tačiau, kai gyvenimas mieste ima darytis nuspėjamas, gyvūnai gali grįžti prie mažesnio dydžio smegenų“.

Karštos sraigės darosi šviesesnės

Rinktis tarp „keiskis arba žūk“ gyvūnus verčia ir globalinis atšilimas. Daugeliui nepavyksta taip greitai prisitaikyti prie naujų sąlygų. Tačiau yra ir tokių gamtos atstovų, kurie evoliucionuoja gana sparčiai. Euphydryas editha quino porūšio Amerikos drugeliai-šaškytės buvo ant išnykimo ribos. Bet staiga paaiškėjo, jog jie prisitaikė gyventi kalnuose ir išmoko dėti kiaušinius ant naujo augalo, kuriuo gali misti jų vikšrai.

Evoliuciniai pokyčiai taip pat pastebėti ir koraluose. Įprastai į vandenyno vandens temperatūros didėjimą jų reakcija tokia: jie netenka spalvos, išstumdami iš savęs simbiotinius augalus, be kurių ilgai gyventi negali, ir miršta. Tačiau Amerikos Samoa pakrantėje buvo pastebėta, jog koralai prisitaikė prie aukštesnės temperatūros ir spalvos netenka vis rečiau.
Europoje evoliucionavo sraigės Cepaea nemoralis. Jos būna dviejų genetiškai numatytų atspalvių: tamsios ir šviesios. Kriauklės spalva įtakoja kūno temperatūrą: šviesesnės sraigės yra vėsesnės. Manoma, jog būtent dėl klimato atšilimo šviesesnių miškinių juostasraigių daugėja, o tamsių (netgi vėsiose vietose) – mažėja.

O Laplandijos pelėdos, savo ruožtu, evoliucionuoja kita linkme: tamsiųjų daugėja, šviesiųjų mažėja. Taip, greičiausiai, yra dėl šiltų žiemų, juk šviesios pelėdos galėjo geriau pasislėpti sniege. Kai sniego nėra, geriau pasislėpti gali tamsiosios pelėdos. „Manau, kad turėtume jaustis išskirtiniais, kadangi darome tokią įtaką, taip stipriai veikiame evoliuciją, keičiame mus supančią aplinką, – žurnale National Geographic šių tyrimų rezultatus komentavo Meno Šiltuizenas (Menno Schiltuizen) iš Olandijos Biologinės įvairovės centro. – Mūsų įtaka gerokai didesnė, ir daro gerokai didesnį poveikį, nei mums atrodo“.

Šiuos žodžius galime taikyti ir kitoms sferoms, kur žmogus sukūrė stiprų evoliucinį spaudimą. Tai vyksta, pavyzdžiui, medicinoje, kuri aktyviai naudoja antibiotikus infekcijoms gydyti, taip pagreitindama ligas sukeliančių bakterijų evoliuciją. Visame pasaulyje yra pastebėta daugybė atvejų, kai jos tapo atsparios vaistams. Kartais tai perauga į epidemiją, kurią sunku sustabdyti. Sprinterio greičiu juda evoliucija žemės ūkyje. Gausus pesticidų ir herbicidų naudojimas pagreitino vabzdžių ir piktžolių evoliuciją. Jie greitai tampa atsparūs apsaugos priemonėms ir žemdirbiams dažnai tenka grįžti prie senoviško ravėjimo bei kenkėjų naikinimo.

Greičiau, dar greičiau

Daugelis greitos evoliucijos atvejų vyksta didelėje teritorijoje, bet paskutiniai tyrimai rodo, jog ji gali vykti ir gana ribotoje erdvėje. Džonatanas Ričardsonas (Johnatan Richardson) iš Konektikuto universiteto, kuris 2014 metais kartu su kolegomis žurnale Trend in Ecology and Evolution publikavo straipsnį, tai pavadino „mikrogeografine adaptacija“. Kaip pavyzdį jis pateikia trispyglę dyglę – mažą žuvytę, dažnai sutinkamą net ir Lenkijoje. Tame pačiame ežere ji gali susukti lizdą 0,5-2,5 metrų gylyje. Pasirodo, jog tos dyglės, kurios lizdą suka giliau, skiriasi savo dydžiu ir racionu nuo tų, kurios veisiasi seklesnėse vandens telkinio vietose.

Kitas šio darbo autorius, Markas Urbanas (Mark Urban), tyrinėjo amerikinės amfibijos, primenančios mūsų salamandrą – geltontaškės ambistomos evoliuciją. Jis ištyrė, jog nedideliuose, nepastoviuose gėlo vandens telkiniuose, atitolusiuose vienas nuo kito vos per 100 metrų, šie gyviai gali pasirinkti visiškai skirtingas gyvenimo strategijas. Vienuose telkiniuose – jaunos ambistomos maitinasi atsargiai, besislėpdamos nuo plėšrūnų, todėl jos auga lėtai, tačiau gausiai. Gretimuose telkiniuose ambistomos maitinosi godžiai, rizikuodamos tapti plėšrūnų aukomis. Tai lėmė jų greitą augimą. Šios savybės buvo perduodamos palikuonims ir išlikdavo populiacijoje, nors abi ambistomų grupės gyveno visiškai šalia.

Mįslės įminimo raktas buvo tai, kaip vandens telkinys žiemą užšąla – visiškai, iki dugno, ar ne. Ambistomos abiem atvejais atlaikydavo žiemą, nors jų pirmtakės – marmurinės ambistomos užšąlančiuose vandens telkiniuose neišgyveno. Ten, kur jos išgyvendavo iki pavasario, galėdavo išnaikinti beveik visas jaunas geltontaškes ambistomas. Išgyventi per tokią medžioklę galėjo tik tos, kurios daug valgė ir greitai augo, per kelias savaites tapdamos gerokai stambesnėmis, nei plėšrūno burna. Vandens telkiniuose, kuriuose marmurinių ambistomų nebuvo, galima buvo neskubėti augti, valgyti ramiai ir nelįsti plėšrūnams į akis. Įdomu tai, jog kai vienos grupės atstovė pakliūdavo į vandens telkinį su kitos grupės ambistomomis, jos niekas nepriėmė kaip patrauklaus seksualinio partnerio. Jei jai ir pavykdavo pasidauginti, tai jos palikuonys kitais metais išmirdavo. Todėl dvi evoliucijos rūšys, einančios skirtingomis kryptimis, kasmet vis stiprėjo.

Tokiu mikromasteliu gali evoliucionuoti ir augalai. Plačiai paplitusi gardūnytė sugebėjo prisitaikyti prie sunkiais metalais užterštos dirvos. 20 metrų atstumu nuo tokių egzempliorių gali augti egzemplioriai, neatsparūs teršalams. Šios dvi visiškai identiškos gardūnytės rūšys retai kada apsikeičia genais. Nežiūrint į tai, jog juos apdulkina vėjas (tai yra žiedadulkės perskrenda nuo vieno augalo prie kito), susiformavo barjeras, apsunkinantis apdulkinimą.

Mikrogeografinio masto evoliucija buvo aptikta ir tarp miškinių varlių, gėlavandenių žuvų – gupijų ir netgi kai kurių vandenyno gyventojų, nors ten organizmai gali judėti keleto tūkstančių kilometrų atstumu. „Esant stipriam spaudimui, evoliucija iš tikro gali vykti greičiau nedidelėse izoliuotose populiacijose, kurios yra kryptingai veikiamos“, – aiškina profesorius Pevelas Koteja, ir priduria, jog vienu metu, palyginus per trumpą laiko tarpą sumažėja genetinė įvairovė, todėl reikalingos naujos mutacijos. Taigi, gerokai gilesniems ir rimtesniems evoliuciniams pokyčiams reikia daug daugiau laiko ir erdvės.

Drugys, sukrėtęs evoliucijos pamatus

Aistringa ir smarki diskusija, užvirusi po Maiklo Madžeruso (Michael Majerus) iš Kembridžo universiteto tyrimo publikacijos, mokslininką užklupo netikėtai. Jis tyrinėjo beržinį šešiaspindį drugį, į kurį mažai kas tekreipia dėmesį. Tačiau šis vabzdys jau seniai tapo greitos ir akivaizdžios evoliucijos pavyzdžiu. Beveik visuose evoliucinės teorijos vadovėliuose nusakoma jo evoliucijos istorija, o kreacionistai joje stengiasi rasti klaidų ir neatitikimų. Net pats nesitikėdamas, biologas-evoliucionistas Meidžerusas savo priešininkams pateikė argumentą.

Seniai yra žinoma, jog šie drugiai būna dviejų genetiškai nulemtų atspalvių: šviesūs ir tamsūs. Pradžioje Anglijos miškuose gyveno šviesioji rūšis, tačiau po to, kai XIX a. viduryje ėmė smarkiai vystytis sunkioji pramonė, šviesieji drugiai ėmė nykti, o jų vietą užėmė tamsieji. Mokslininkai tai pateisino oro užterštumu, dėl kurio ant medžių neliko kerpių. Ant tamsios medžio žievės šviesieji drugiai yra labiau matomi ir juos dažniau sulesdavo vabzdžiaėdžiai paukščiai. Kai XX amžiaus viduryje Anglijoje pavyko įvesti griežtesnius įstatymus, liečiančius aplinkos taršą, oro užterštumas sumažėjo ir ant medžių vėl pasirodė kerpės. Ant jų labiau pastebimi tapo tamsieji drugiai, todėl juos ėmė dažniau lesti paukščiai. Beržinis šešiasprindis drugys savo populiaciją vėl ėmė pildyti šviesiąja rūšimi.

Štai šį klasikinį pasakojimą ir sugadino Maiklas Meidžerusas. 1998 metais jis paskelbė, jog drugiai mėgsta tupėti visai ne ant medžių kamienų, o ant jo šakų. Be to, šviesiosios rūšies, greičiausiai, ėmė daugėti dar iki tol, kai ant angliškų medžių vėl ėmė rodytis kerpės. Šito kreacionistai ir telaukė. Jie džiaugsmingai pareiškė, jog visa šita istorija apie beržinio drugio evoliuciją buvo apgaulinga.

Kreacionistai, įsikarščiavę, neatkreipė dėmesio į tolesnius Meidžeruso tyrinėjimus. O štai ten darosi dar įdomiau. 2000 metais biologas įrodė, jog abi šios drugių rūšys skiriasi viena nuo kitos ultravioletiniame diapazone, kurį labai gerai mato paukščiai. Savo ruožtu ir kerpės taip pat išsiskiria savitu ultravioletiniu spinduliavimu. Todėl tai, ką matome mes, gerokai skiriasi nuo to, ką savo akimis mato paukščiai: ant kai kurių kerpių matosi šviesieji drugiai, o tamsieji – ne, o ant kitų kerpių – viskas atvirkščiai.

Greičiausiai, kad greitos drugių evoliucijos mįslės įminimas slypi būtent čia. Ją įtakojo ne tik kerpių kiekio mažėjimas, tačiau ir tai, kaip pasikeitė jų rūšių įvairovė. Savo hipotezės patvirtinimui Meidžerusas per šešerius metus į laisvę paleido keletą tūkstančių drugių, tikrindamas, kuriuos jų sules paukščiai.

Deja, 2009 metais mokslininkas mirė, nebaigęs savo tyrinėjimo. Užbaigti jo projektą ėmėsi jo pasekėjai. Jie surinko informaciją apie Meidžeruso paleistus drugius ir 2012 metais paskelbė eksperimento rezultatus, kurie visiškai patvirtino tai, kad esant švariam orui, paukščiai dažniau sulesa tamsiuosius drugius. Taigi, kaip jie rašo, beržinio šešiasprindžio drugio evoliucija „lieka vienu akivaizdžiausių pavyzdžių, jog Darvino teorija veikia“.

parengė: Darius Dimbelis