Tik 15 gyvenimo metų salose geckos prisitaikė prie didesnio grobio šerti • Sergejus Lysenkovas • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Evoliucija, zoologija

Tik 15 metų gyvenimo salose geckos prisitaikė prie didesnio grobio maitinimo.

Pav. 1. Nemalonus gekas Gymnodactylus amarali. Nuotrauka © Guilherme Santoro nuo populiaraus santraukos iki aptariamo straipsnio žurnalo svetainėje Mokslas

Brazilijos driežų tyrinėjimas salose, susidariusi rezervuaro sukūrimo metu, parodė, kad procesai, kuriuos šiuo atveju prognozuoja evoliucinė ekologija, gali pasireikšti labai greitai. Vos kelerius metus išnyko kai kurios rūšių driežas, o vienas iš likusių be galvų gecko Gymnodactylus amaraliišeinantis iš konkurentų spaudos, pradėjo į savo dietą įtraukti daugiau grobio. Tuo pačiu padidėjo santykinis salos gekų galvos dydis, kurį galima paaiškinti pasirinkus veiksmingesnį didelių termišų medžioklę. Šie pokyčiai įvyko nepriklausomai vienas nuo kito visose tirtuose salių, izoliuotų viena nuo kitos, populiacijose.

Nors evoliucija buvo susijusi su daugeliu atvejų, kai lėtiniai pokyčiai tęsėsi tūkstančius ir milijonus metų, pastaraisiais dešimtmečiais daugelis biologų žinomų eksperimento ir pobūdžio parodė keletą greito evoliucijos pavyzdžių. Istorijoje pasiskirstė vadinamasis ekologinis ir evoliucinis laikas. Anksčiau biologai manė, kad kartais, matuojant metų ir net šimtmečius, galime ignoruoti galimą organizmų evoliucinį atsaką į aplinkos pokyčius."Ekologinis laikas", kurio metu gyventojai išliko nepakitę, prisitaikydavo prie naujų sąlygų be natūralios atrankos dalyvavimo, nepritarė ilgesniam "evoliuciniam laikotarpiui", kurio metu gyventojai negalėjo būti laikomi nepakitę.

Visų pirma, klasikiniai modeliai, apibūdinantys gyventojų santykį – grobuonystę ar konkurenciją, neatsižvelgia į galimą evoliuciją. Dabar sparti evoliucija laikoma vienu iš būdų, kaip prisitaikyti populiacijas prie nuolat besikeičiančių sąlygų (žiūrėkite evoliucinius ir ekologinius procesus, kurie gali pasireikšti vienodai greitai ir įtakoti vienas kitą, "Elements", 2011 08 02). Apie tai, kaip šie evoliucijos tiesioginiai stebėjimo atvejai rodo, kad net ir dabar kūrybininkai atpažįsta mikroevoliuciją – pokyčius organizmuose, kurie neviršija konkrečių ribų (suprantant juos gana plačiai, tačiau tai, kaip sakoma, yra visiškai kita istorija).

Dažnai tokią sparčią raidą sukelia antropogeniniai aplinkos pokyčiai. Čia galime prisiminti pirmąjį tiesioginio natūralios atrankos stebėjimo atvejį.XIX a. Pabaigoje anglų evoliucinis biologas Raphael Weldon (W. F. R. Weldon) paskelbė savo daugelio metų krabų tyrimų rezultatus. Carcinus maenas Plymuto uoste. Jis sužinojo, kad pastatęs prieplauką, vidutinis krabų galvos plotis pradėjo palaipsniui mažėti. Paaiškėjo, kad prieplauka pradėjo nuleisti uostą, o dumblas nuolat kyla į vandens storymę su laivų sraigtais. "Plataus" krabai labiau kenčia nuo žiaunų užteršimo druskomis. Dėl šios priežasties jų mirtingumas tapo didesnis nei "siauros", o tai leido palaipsniui pakeisti šios populiacijos morfologiją (žr. J. A. Harris, 1911, "Gamtos atrankos matavimas").

Evoliucinėje ekologijoje gerai ištirti procesai, vykdomi su gyvūnų rūšimis, kurios patenka iš didelių sausumos masyvų į salas. Galimos teritorijos išskyrimas ir sumažinimas sukelia tam tikros rūšies dalies išnykimą, bet tuo pačiu metu dėl konkurentų praradimo išplečiamos ekologinės nišos. Tačiau šios išvados daugiausia grindžiamos šiuolaikinių faunų palyginimu, nepaisant proceso dinamikos.

Amerikos-Brazilijos mokslininkų grupė, į kurią įeina Thomasas Schöneris (Thomas W. Schoener), autorius straipsnyje, aptartoje aukščiau minėtose Aleksejaus Gilyarnovo naujienose, sugebėjo pamatyti pradinį gekonų morfologijos pokyčių, kuriuos sukėlė salų formavimas anksčiau vienos teritorijos vietoje.1996 m. Brazilijos valstijoje Goiás buvo pastatyta užtvankos upė "Serra da Mesa" hidroelektrinei. Nuo 1996 iki 1998 m. Buvo užtvindytas 170 000 hektarų Pietų Amerikos savannas seradas, vienas iš pasaulio biologinės įvairovės centrų. Buvę aukščiai pavertė 290 salomis, iš kurių buvo išsaugotos originalios ekosistemos dalys. Kaip ir buvo tikėtasi, daugelis jų rūšių išnyko – ypač didelės driežinės, kurios reikalavo didelės teritorijos. Po penkiolikos metų, 2011 m., Naujai suformuotų salų labiausiai paplitusi driežas buvo termi tetą vartojanti plika žąsiena. Gymnodactylus amarali (1 pav.). Apie tai mokslininkai ir sustabdė jų dėmesį, renkant duomenis apie savo mitybą ir dydį.

Remiantis autorių hipoteze, po to, kai konkurentai buvo atlaisvinami, šie merlangai turėjo išplėsti maisto spektrą dėl didesnių termiatų, o tai turėjo paskatinti jų galvų dydį. Pereiti prie kitų produktų šiose specializuotose gyvūnų autorių manė, kad mažai tikėtina (visų rūšių golopalyh gekonai maitinasi beveik išimtinai termitai), tačiau didesnių gamybos dietos įtraukimas buvo palaikomi juos pasirenkant, nes ji prisideda prie spartaus gamybos reikalingų maistinių medžiagų ir energijos.Galvos padidėjimas, o ne visas kūnas padidintų energijos suvartojimą be didelio poreikių augimo – kitaip didžiųjų vabzdžių suvartojimo negalima gauti. Be to, keturi iš šešių išnykusių salose (tačiau saugomose Didžiosios šalies teritorijoje), kuriuose buvo termitai, buvo didesnės nei Gymnodactylus amarali, taigi ir vartojo daugiau termišų. Taigi, po jų išnykimo, didieji termitai turėtų tapti labiau prieinami. (Dar dvi išnykusios rūšys, kurias maitina vorai ir ortopedai.)

2011 m. Autoriai surinko gekas penkiose salose (viena iš jų buvo periodiškai sujungta su Didžiosios žemės, o likusi dalis pagaliau prarado ryšį 1998 m.) Ir penkias arčiausiai rezervuaro pakrantės taškus (2 pav.).

Pav. 2 Kairėje: Serra da Mesa rezervuaras yra šiaurinėje Goias. Teisingai: vietos gaudymui geckos pakrantėje rezervuaro (M1-M5) ir salose (I34, I35, I37, I38, IX). IX sala periodiškai buvo sujungta su Didžioji Žemė, kai vandens lygis rezervuare sumažėjo. Papildomų medžiagų žemėlapis aptariamame straipsnyje PNAS

Išsivysčiusių driežas skrandžių turinys buvo išsamiai ištirtas, nustatant jų sunaudotų termišų dydį.Įvertinus ekologinės nišos plotą gamybos atžvilgiu, autoriai naudojo atvirkštinį Simpsono įvairovės indeksą (Inverse Simpson index):

\ [B = \ dfrac (1) (\ sum \ limits_ (i = 1) ^ n p_i ^ 2}. \]

Čia pi – kiekvienos iš jų dalis n dydžių klasės vartojamų terminų. Šis indeksas svyruoja nuo 1 iki n, ir kuo daugiau jis yra, tuo labiau įvairios gecokų dietos. Tyrime dalyvavo tik trys salos ir trys taškai žemyninėje dalyje, nes kitose keturiose vietovėse sugautų nelaisvių skrandžių buvo nustatyta per mažai termiatų.

Kaip paaiškėjo, salų populiacijose vidutinė mitybos įvairovė iš tikrųjų yra šiek tiek didesnė nei sausumos driežas: 3,74 ir 2,38. Tačiau, ar šis skirtumas yra reikšmingas, yra atviras klausimas: šiuo atveju yra tam tikro "statistinio apgaulės". Ar skirtumas yra reikšmingas ar ne (žr. Statistinę reikšmę)? Autoriai teigia, kad taip, cituoja pyra 3,3% vertė. Prisiminkite, kad šiuo atveju p-value (p-Pridėtinės) – yra atsitiktinių įvykių tikimybė (dėl nesėkmingo imties Gekonai) tomis pačiomis ar net didesnėmis skirtumų vidutines vertes, su sąlyga, kad iš nišų apie salas ir apie žemyno plotis yra iš tikrųjų tas pats (tai gali atsitikti, neskad vidutinės kelių tos pačios grupės mėginių vertės gali skirtis, pvz., kelių klasių klasių pavyzdžių vidurkis gali skirtis nuo imties į mėginį). Biologijoje (taip pat daugumoje kitų matematinių statistikų taikančių mokslo) pateikiamas faktinių dviejų skirtingų vertybių rinkinių (kurie yra tiriami remiantis kiekvieno rinkinio duomenimis) skirtumo egzistavimą p– vertė mažesnė nei 5%.

Tačiau šiuo atveju autoriai taikė vienašalį kriterijų, kuris apskaičiuoja šią tikimybę, remiantis prielaida, kad skirtumas, jei toks yra, yra tik vienoje iš šalių. Tokie kriterijai neturėtų būti taikomi, nebent sąmoningai nesitikėkite, kad nukrypstama vienoje iš šalių (tinkamų pavyzdžių yra labai sunku duoti, tačiau, pavyzdžiui, jei palyginsite jaunų vyrų ir suaugusiųjų augimą, tada negalėsite palaukti, kol jis mažės su amžiumi). Ir nors autoriai nenuspėjė, kad salose gali sumažėti raciono mityba (ir tai paaiškina vienašališko kriterijaus pasirinkimą, nepaisant to, kad visais kitais atvejais jie naudojami dvišaliai), ši galimybė negali būti nedelsiant atmesta (daugiau apie vienodus ir dvišalius kriterijus žr. Vienpusis ir dviašminis P-vertės).Matyt, jie pasirinko šį kriterijų, nes suteikia tinkamesnį dvipusį kriterijų p– 6,6% vertė, kuri viršija kritinį reikšmingumo lygį.

Vis dėlto paminėsiu keletą argumentų, ginančių autorių pretenzijas. Iš pirmiau minėtame straipsnyje lentelės matyti, kad mažiausias vidutinis platumos nišą salose daugiau nei didžiausias pakrančių gyventojų (3160 vs 2917). Be to, "Dievas myli 0,06 beveik lygiai 0,05" (gerai žinoma citata, apibūdinanti pasirinkto kritiškumo lygį, išreikšta R. Rosnow, R. Rosenthal, 1989). psichologinis mokslas), ir dabar yra tendencija naudoti sklandesnį reikšmės mastą, o ne griežtą atskyrimą išilgai 5% sienos. Ne mažiau, tai yra dėl to, kad daugelis tyrėjų, kurie nesupranta statistikos pagrindų, siekia gauti brangakmenį kablys ar klastotę. "p <5% (tai vadinama p-įsilaužimo cm. Duomenys gilinimo). Šiuo atveju, 6,6% nurodo vadinamąjį "nereikšminga". Atkreipkite dėmesį, kad atsakingas asmuo biologinis tėvas Ronaldas Fisher statistika (Ronaldas Fišerio) pati paragino naudojimas lygi skalė.

Laimei, likusieji straipsnio rezultatai yra geriau pagrįsti. Kaip paaiškėjo, su tais pačiais matmenimis (išmatuotas kaip ilgis nuo nosies viršūnės iki kloakos – uodega, kaip pernelyg kintamamatuojant driežas ilgį tradiciškai nebuvo atsižvelgiama) salos geckos sunaudojo didesnes termiatus (3 pav., A), o jų galvos buvo santykinai didesnės (3 pav., B, galvos dydis buvo nustatytas kaip atstumas nuo nosies viršuko iki bangolos). Atkreipkite dėmesį, kad iš grafiko, pav. 3, galima pastebėti, kad gecko salose vidutinis vartojamų termiatų dydis dažnai yra didesnis nei pakrančių, o tai dar kartą patvirtina faktą, kad jie iš tiesų išplėtė savo mitybą. Be to, kaip paaiškėjo, kai kurių rūšių driežų galvos dydis teigiamai koreliuoja su vidutiniu termišų dydžiu jų mityboje.

Pav. 3 Vidutiniškai sunaudotų termiatų ilgio priklausomybė nuoA) ir galvos ilgis (In) kūno ilgis (SVL) geckos salose (balti taškai) ir žemyne ​​(juodi taškai) Kiekvienas taškas reiškia individą. Visos vertės yra milimetrais. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio PNAS

Dar akivaizdesnis yra rezultatas ne atskiriems individams, o galvos ilgio ir kūno ilgio santykio nuokrypis nuo vidutinės individualių populiacijų vertės (4 pav.): Akivaizdu, kad šis santykis yra mažesnis negu visose salų populiacijose. Šiuo atveju arčiausiai pakrantės gyventojų yra IX sala,kuris periodiškai jungiasi su Didžiąja žeme, ir todėl geckos ant jo gali susidurti su konkurentais ir susimaišyti su pakrantės gyventojų atstovais.

Pav. 4 Vidutinis galvos ilgio ir kūno ilgio santykis nukrypimas nuo bendro vidurkio (gauto visiems tirtiems asmenims) gekuose visose tirtuose salų populiacijose (juodos stulpeliai) ir žemyną (pilkos spalvos kolonos) Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio PNAS

Taigi, izoliacija, matyt, iš tiesų paskatino gečų vartojamų dydžių asortimentą. Tai sukėlė jų evoliucinį atsaką morfologijos pasikeitimo forma – padidėjęs santykinis galvos dydis – tai leido jiems efektyviau vartoti didelius termiatus, kurie tapo prieinami. Svarbu, kad nors jie neprarado galimybės valgyti mažus. Ir nors salos gekos turėtų teikti pirmenybę dideliems grobio produktams (ši parama bus dar kartą paremta atranka, nes tai padidins medžioklės efektyvumą), trumpalaikė dieta, kuri atspindi skrandžio turinį, gali būti individualizuota asmenims. Tai matyti iš Fig.3, A: mažos driežai neapsaugo didelių termiatų (galbūt todėl, kad negali efektyviai tai padaryti), o didelės – visais dydžiais termitai.

Kokie gali būti alternatyvūs pastebėtų pokyčių paaiškinimai? Pirma, galima daryti prielaidą, kad prieš formavimo rezervuarą galvos dydžių skirtumai buvo driežas. Tačiau tai mažai tikėtina: tuo metu jie priklausė vienai dideliam gyventojų skaičiui. Be to, 1996-1998 m. Bandomųjų egzempliorių, sužvejotų ateityje salose ir žemyne, tyrimas neturėjo reikšmingų skirtumų (p = 0,68). Antra, seksualinė atranka gali atlikti tam tikrą vaidmenį: dėl padidėjusio gyventojų tankio salose intensyvėjo vyriškos lyties moterų konkurencija, dėl kurios galvos dydis gali padidėti. Tačiau šiame darbe nenustatytas ryšys tarp tirtų bruožų ir lyties.

Taigi aptariamame darbe pateikiamas dar vienas greito evoliucijos pavyzdys: tik 15 metų salose driežas pritaikytas konkurentų išnykimui vartojant terminitus. Be to, šie pokyčiai įvyko lygiagrečiai įvairiose salose: kai jie suformavo, jų driežas prarado sąlytį su kitų salų izoliuotomis populiacijomis.Lygiagrečios evoliucijos atvejai – savarankiškas įsigijimas susijusių grupių, turinčių panašias savybes, rodo, kad daugeliu atvejų evoliuciniai keliai gali būti nuspėjami. Šis rezultatas taip pat prieštarauja anksčiau įtvirtintoms (nors ne visada griežtai pagrįstoms) idėjoms dėl natūralaus atrankos rezultatų esminio nenuspėjamumo (žr. Naujienas. Cichlids yra gyvas nepriklausomų lygiagrečių evoliucijų modelis, Elements, 2012 m. Lapkričio 14 d., Ir skruzdžių evoliucija Arizona iš dalies buvo nuspėjama, Elements, 2015-09-16).

Tačiau jei tyrinėtos gekos galėtų prisitaikyti prie pokyčių per tokį trumpą laiką, kodėl kitos rūšies nykštukai išnyko? Dėl nepakankamo prisitaikymo greičio ar kažko kito? Tokių atvejų tyrimas yra būtinas siekiant išsamiau suprasti, kaip žmogaus veikla turės įtakos biosferai. Be to, tai leis geriau suprasti evoliucijos įstatymus ir išbandyti hipotezes apie tai, kaip gyventojai reaguoja į tam tikras įtakas, nes, kaip paaiškėja, nebūtina laukti milijonų metų.

Šaltinis: Mariana Eloy de Amorima, Thomas W. Schoener, Guilherme Ramalho Chagas Cataldi Santoro, Ana Carolina Ramalho Lins, Jonah Piovia-Scott, Reuber Albuquerque Brandão.Driežai dėl morfologijos ir dietos PNAS. 2017. V. 114. P. 8812-8816. DOI: 10.1073 / p. 1709080114.

Sergejus Лисенков


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: