Prawda

Środa, 17 października 2018 - 03:28

« Poprzedni Następny »


Oprzeć się wiatrom - dobór naturalny, huragany i jaszczurki


Greg Mayer 2018-08-04

 Colin Donohue na sympozjum o Anolis, 17 marca 2018.

 Colin Donohue na sympozjum o Anolis, 17 marca 2018.



 Podczas sympozjum o Anolis Fairchild Tropical Botanic Garden w marcu, jedną z gwiazd programu był Colin Donihue z Harvard University, który wygłosił wykład o efektach huraganu Irma zeszłej jesieni na Anolis scriptus, jedyną rdzenną jaszczurką wysp Turks i Caicos. Colin i jego współpracownicy przypadkowo odwiedzili i zmierzyli jaszczurki tuż przed uderzeniem huraganu i mogli powrócić po kilku tygodniach, żeby zobaczyć, co się stało.


Coś się stało. Po Irmie jaszczurki miały większe poduszki palców, dłuższe kończyny przednie i krótsze kończyny tylne. Dwie pierwsze zmiany miały sens – większe poduszki palców i dłuższe kończyny przednie podnoszą zdolność przywierania jaszczurek – ale ta trzecia zmiana wydawała się sprzeczna z pierwszymi dwiema. Dłuższe kończyny tylne pomogłyby im czepiać się roślinności i zapobiegły zdmuchnięciu z rzuceniem o skałę lub do morza – dlaczego więc te z krótszymi tylnymi kończynami przetrwały lepiej?


Badanie Colina w poszukiwaniu odpowiedzi na to pytanie było tym, co uczyniło jego wykład jednym z przebojów sympozjum. Żeby zobaczyć wpływ Irmy na jaszczurki użyli dmuchawy do liści, żeby symulowała silny wiatr i zapisali to wszystko na wideo!

 


Powyższe wideo jest z ”Nature”
 (nie to, które Colin pokazał nam w marcu), gdzie artykuł Colina i jego kolegów wkrótce się ukaże (już jest dostępny online; jest też sympatyczna relacja z pracy w terenie na stronie internetowej Colina). W oparciu o eksperymenty z dmuchawą do liści wywnioskowali, że tylne kończyny jaszczurki, kiedy tracą uchwyt, działają jak „żagle”, chwytając wiatr i w ten sposób unosząc biedną jaszczurkę. “Zły to wiatr, który wynosi człowieka w morze.


Zaskoczyło mnie, że jaszczurki do końca trzymały się przednimi kończynami – sądziłem, że będą chwytać się wszystkimi czterema i że tylne kończyny, które mają większą powierzchnię poduszek palców, poddadzą się ostatnie. Być może wiatr pochwycił ich (większe) tylne kończyny i zerwał je pierwsze, zapowiadając przyczynę ich całkowitego zdmuchnięcia. Jak się spodziewano, podczas rundy ukierunkowanego doboru zróżnicowanie cech ogólnie zmniejszyło się. A także, jaszczurki były w dobrej kondycji – nie głodowały po huraganie, co wspiera tezę, że zróżnicowana śmiertelność zdarzyła się podczas huraganu.     


Mamy więc tu elegancki pokaz doboru naturalnego i przekonującą, popartą eksperymentami przyczynę zróżnicowanego przeżycia. Ważne jest jednak zauważenie, że nie jest to pokaz  ewolucji drogą doboru naturalnego, a powód tego jest interesujący i odnosi się do faktu, że biolodzy ewolucyjni używają określenie „dobór naturalny” w wielu kontekstach.


Choć dobór naturalny jest główną przyczyną ewolucji, jak zapisał Fisher w pierwszym zdaniu książki Genetical Theory of Natural Selection: “dobór naturalny nie jest ewolucją”. Krótka definicja doboru naturalnego, której używam na wykładach i w druku, mówi, że dobór naturalny jest „konsekwentnym zróżnicowanym przeżyciem i reprodukcją odziedziczalnych odmian”. Fakt, że nie równa się to ewolucji można z łatwością zobaczyć w wypadku naddominacji [zjawisko lepszego dostosowania się osobników będących heterozygotami względem danego genu niż każdej z obu homozygot do danych warunków środowiskowych, przyp. tłum.], jak przy sierpowatych komórkach hemoglobiny w środowisku malarycznym. W takich wypadkach wynikiem doboru naturalnego jest to, że skład genetyczny populacji nie zmienia się – osiąga raczej równowagę i tam pozostaje. Nie ma ewolucji.


Jednak w jeszcze innym sensie dobór naturalny nie implikuje ewolucji, a jest to w sensie używanym w genetyce ilościowej, a także bardzo często w badaniach zmian ilościowych cech fenotypowych (takich jak omawiane w badaniu). Genetyka ilościowa wywodzi się z prac hodowców roślin i zwierząt (która to praca była ważnym źródłem faktów i inspiracji dla Darwina) i jeden z jej kluczowych wyników od dawna streszcza się w „równaniu hodowcy”:

R=sh²; czyli

Reakcja na dobór jest równa różnicy selekcyjnej pomnożonej przez odziedziczalność [Response to selection is equal to the selection differential times the heritability ()]

Znaczy to, że zmiana ewolucyjna spowodowana doborem naturalnym zależy zarówno od tego, jak bardzo wyselekcjonowane organizmy różnią się od średniej w populacji (różnica selekcyjna), i od tego, jak część tej różnicy jest przekazywana potomstwu (odziedziczalność). Przy odziedziczalności w grę wchodzi genetyka – zmiany, które są dziedziczne, mają (nie-zerową) odziedziczalność.  


Budowa równania hodowcy wypływa w sposób naturalny z tego, jak pracują hodowcy. Najpierw wybierają zwierzę do rozmnożenia w oparciu o pożądane cechy (np. większe niż przeciętne mięśnie piersiowe u indyka). Następnie rozmnażają je. Potem sprawdzają, jak wiele z pożądanej odmiany jest obecne u potomstwa. Jeśli potomstwo jest dokładnie takie samo jak rodzic pod względem wybranej cech (tj. pożądanej), wówczas odziedziczalność wynosi 100% czyli 1.0. Jeśli potomstwo ma tylko połowę pożądanej przewagi rodzica (powiedzmy, 100 gr więcej niż przeciętna w odróżnieniu od 200 gr u wyselekcjonowanego rodzica), to odziedziczalność wynosi 50% czyli 0.5. Tak więc w tych dwóch wypadkach dobór prowadzi do ewolucji. Na czym więc polega problem?


Problemem, a raczej pojęciową subtelnością, jest to, że odziedziczalność może wynosić 0 – potomstwo wybranego rodzica może w ogóle nie różnić się od przeciętnej w populacji. Tak więc mamy dobór, ale brak reakcji na dobór, a więc brak ewolucji. Tak więc, chociaż dobór naturalny często definiuje się tak, jak to zrobiłem powyżej (konsekwentne zróżnicowane przeżycie i reprodukcja odziedziczalnych odmian), często jest tak, że możemy mierzyć zróżnicowane przeżycie zanim wiemy czy odmiana jest dziedziczna. I to właśnie wychwytuje równanie hodowcy – dwustopniową naturę najpierw zróżnicowania, a potem dziedziczenia.


Ta sama dwustopniowa sekwencja obserwacji jest stosowana w przyrodzie, tak jak na farmie i w laboratorium, a więc zwrotu ”dobór naturalny” często używa się w sensie zróżnicowania z odziedziczalnością ocenianą osobno (jak to zwykle musi się dziać, ponieważ obserwacje różnic genotypowych na ogół nie implikują niczego w sprawie odziedziczalności).


Jeśli chodzi o pomiary różnicy selekcyjnej badanie Colina ma tę zaletę, że pomiary zostały dokonane w tym samym pokoleniu; tj. nie zaszło żadne rozmnażanie – drugi zestaw pomiarów zrobiono na jaszczurkach, które przeżyły huragan. To pozwala im na wykluczenie innych możliwych wyjaśnień – np. plastyczności fenotypu – na zmianę przeciętnej budowy. Podobne korzyści nagromadziły się w klasycznych badaniach doboru naturalnego zięb Darwina wykonanych przez Grantów i ich współpracowników. Grantowie mieli dodatkową przewagę, ponieważ ich ptaki były indywidualnie oznakowane, a więc znali indywidualną tożsamość ptaków, które przeżyły; na Turks i Caicos mierzono tę samą populację dorosłych jaszczurek, ale ponieważ jaszczurki nie były oznakowane, nie można było śledzić poszczególnych osobników.


Następnym krokiem dla Colina jest powrót na Turks i Caicos, żeby zobaczyć, czy zmiana morfologiczna przetrwa do następnego pokolenia, w ten sposób popierając tezę, że zaszła ewolucja drogą doboru naturalnego – tj. że potomstwo przypomina wyselekcjonowanych (pozostałych przy życiu) rodziców. Skomplikować to może fakt, że z brakiem nadal działającej siły selekcyjnej (Irmy) może zachodzić ukierunkowany dobór naturalny z powrotem ku poprzedniej średniej. Tak więc, pomiary trwałości zaobserwowanej zmiany mogą zostać zakłócone przez pojawianie się dalszych zmian. Podobnie jak z ziębami Darwina, potrzebne są wieloletnie badania.


Badane cechy jaszczurki są prawdopodobnie przynajmniej w umiarkowanym stopniu odziedziczalne, bo takie są często tego typu morfologiczne cechy. Było kilka badań odziedziczalności u jaszczurek, ale otrzymaliśmy sprzeczne wyniki. Shane Campbell-Staton odkrył, że  krytyczne maksimum termiczne, cecha fizjologiczna, jest dziedziczne u Anolis carolinensis; ale Mike Logan poinformował niedawno, że odziedziczalność u Anolis sagrei jest niska dla innych cech związanych z temperaturą. Badania odziedziczalności cech morfologicznych u jaszczurek powinny być owocną dziedziną. Zaletą badań Grantów było to, że używając informacji o pochodzeniu dostarczonej przez indywidualne oznakowania mierzyli odziedziczalność wielu ilościowych cech fenotypu w badanej populacji zięb Darwina.



Campbell-Staton, S.C., S.V. Edwards, and J B. Losos. 2016.Climate-mediated adaptation after mainland colonization of an ancestrally subtropical island lizard, Anolis carolinensisJournal of Evolutionary Biology29:2168-2180. link  (links marked ‘link’ may not be to full text)

Donihue, C.M., A. Herrel, A.-C. Fabre, A. Kamath, A.J. Geneva, T.W. Schoener, J.J. Kolbe and J.B. Losos. 2018. Hurricane-induced selection on the morphology of an island lizard. Nature in presslink

Fisher, R.A. 1930. The Genetical Theory of Natural Selection. Oxford University Press, Oxford. full text

Grant, P.R. and B.R. Grant. 2014. 40 Years of Evolution: Darwin’s Finches on Daphne Major Island. Princeton University Press, Princeton, New Jersey.

Logan, M.L., J.D. Curlis, A.L. Gilbert, D.B. Miles, A.K. Chung, J.W. McGlothlin, and R.M. Cox. 2018. Thermal physiology and thermoregulatory behaviour exhibit low heritability despite genetic divergence between lizard populations. Proceedings of the Royal Society B 285 (1878): 20180697. link

Mayer, G.C. and C.L. Craig. 2013. Theory of evolution. pp. 392-400 in S.A. Levin, ed. Encyclopedia of Biodiversity, 2nd ed., volume 3, Academic Press, Waltham, Mass.


Hangin’ on in the wind: Natural selection, hurricanes and lizards

Why Evolution Is True, 27 lipca 2018

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Greg Mayer

Zastępca kuratora działu gadów i płazów w muzeum zoologicznym Uniwersytetu Wisconsin. Doktorat z biologii ewolucyjnej obronił na Harvardzie.


Skomentuj     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 848 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Łez kamienie   Łopatniuk   2018-10-13
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Skuteczny kontra patologiczny altruizm   Anomaly   2018-10-10
Czas powiedzieć stop pseudonauce o GMO   Novella   2018-10-02
Trochę inny rak wątroby   Łopatniuk   2018-09-29
Najwcześniejsze znane zwierzę?   Coyne   2018-09-27
Organiczne rolnictwo nie jest najlepsze   Novella   2018-09-24
Ateista z chwilową luką w pamięci i w szoku niewolnictwa   Dawkins   2018-09-21
Stereotypy są często szkodliwe a zarazem poprawne   Shpancer   2018-09-21
Atak “doktorostwa Wolfson” na rodziców chłopca, który zmarł na koklusz     2018-09-20
Probiotyki – to skomplikowane   Novella   2018-09-13
Przesądy i złudzenie kontroli   Novella   2018-09-11
Antyszczepionkowcy - pielęgniarka lub lekarz nie powinni opiekować się dziećmi     2018-09-10
Francuski uniwersytet wyrzuca homeopatię   Novella   2018-09-08
Plastry uśmierzające ból z Luminas: gdzie słowa „kwantum” i „energia” w rzeczywistości znaczą „magia”     2018-09-07
Odkryto nowy rodzaj neuronów u ludzi   Novella   2018-09-06
Epigenetyka: powrót Lamarcka? Nie tak szybko!   Coyne   2018-09-05
Przejściowe formy przodków żółwia   Novella   2018-09-03
Recenzja nowej książki Davida Quammena o drzewach ewolucyjnych (i porównanie z innymi recenzjami)   Coyne   2018-09-01
Dlaczego jedne sowy mają kępki piór na uszach, a inne nie?   Lyon   2018-08-30
Psychoaktywny lek i doświadczenie śmierci   Novella   2018-08-29
Samce koników morskich, które są ciężarne, redukują inwestycję w potomstwo, jeśli widzą seksowną samicę   Coyne   2018-08-28
Uderzające podobieństwo: rewolucyjne wyniki badań nad bliźniętami   Dynesen   2018-08-27
Ale tego wija lepiej zostaw w spokoju   Łopatniuk   2018-08-24
Ile jest ziemi nadającej się pod uprawę?   Novella   2018-08-22
Więcej o szarlatanerii komórek macierzystych   Novella   2018-08-18
Kontrolowane próby szczepionek   Novella   2018-08-15
Ogniska odry w Brooklynie w 2013 r.: Badanie kosztów antyszczepionkowej pseudonauki     2018-08-14
Uprzednie doświadczenie wpływa na to, co widzimy   Novella   2018-08-11
Efekt Krugera-Dunninga, antyszczepionkowcy i arogancja ignorancji     2018-08-09
Nowe zastosowania zużytych filtrów do dializy   Blum   2018-08-07
Puszczyk mszarny   Lyon   2018-08-06
Oprzeć się wiatrom - dobór naturalny, huragany i jaszczurki   Mayer   2018-08-04
Unia Europejska odrzuciła uprawy z edytowanym genomem   Ridley   2018-08-03
Spojrzenie na ruch anty-GMO   Novella   2018-08-02
Tajemne życie morskich ptaków   Ridley   2018-08-01
Więcej dowodów przeciwko „epigenetycznie” dziedziczonym i środowiskowo wprowadzonym zmianom w DNA   Coyne   2018-07-31
Usterka w Matriksie   Novella   2018-07-27
Czy współczesny Homo sapiens wyewoluował w różnych częściach Afryki?   Coyne   2018-07-24
Pandemie, szczepienia, i kuracja mleczna profesora Jastrebowa   Turski   2018-07-21
Sóweczka dwuplamista   Lyon   2018-07-20
Lucyfer, którego wymyślił Zimbardo. O konsekwencjach stanfordzkiego eksperymentu więziennego i skandalu, którego stał się obiektem   Witkowski   2018-07-19
Nie kłacz, gdy kaszlesz   Łopatniuk   2018-07-14
Kwantowe bzdury w parapsychologii   Novella   2018-07-12
Pełzająca percepcja problemów   Novella   2018-07-10
Ale czy mogą cierpieć?   Dawkins   2018-07-07
Wronia inteligencja   Novella   2018-07-06
Gąsienica naśladuje pazurnicę   Coyne   2018-07-05
O mózgach męskich i żeńskich   Novella   2018-07-03
Czy hieny rozbijają ludzki patriarchat?   Coyne   2018-06-30
Mikrobiom jelitowy i stany lękowe   Novella   2018-06-28
Ukośniki przędą spadochrony z nici pajęczej i odlatują po sprawdzeniu wiatru odnóżami   Coyne   2018-06-26
To może być toczeń, czyli o wilku, który pożarł serce   Łopatniuk   2018-06-23
Kreacjonizm i nagonka na Coyne’a w „Daily Caller”   Coyne   2018-06-22
Kłamstwa anty-GMO   Novella   2018-06-20
Protezy kończyn - kolejny postęp   Novella   2018-06-16
Dziwne zawiłości procesu dziedziczenia   Coyne   2018-06-13
Homeopatia, wibracje i oszustwo     2018-06-12
Wyników Séraliniego nie daje się powtórzyć   Novella   2018-06-11
Helen Lawson i czarna maść: wycinanie, wypalanie i zatruwanie w sposób „naturalny”     2018-06-09
Patyczaki mogą rozprzestrzeniać się jak nasiona roślin: w ptasich odchodach   Coyne   2018-06-08
Czy teoria doboru naturalnego Darwina zmieniła nasz pogląd na miejsce ludzkości   Dennett   2018-06-07
Kosmici-głowonogi i panspermia   Novella   2018-06-05
Marność dowodów na przekazywanie wprowadzonych środowiskowo, „epigenetycznych” zmian w DNA kolejnym pokoleniom u ludzi   Coyne   2018-06-04
Homeopatyczne nosodes   Novella   2018-05-31
Fałszywa dychotomia i negacja nauki   Novella   2018-05-28
Nicień w oku bliźniego   Łopatniuk   2018-05-26
Budzenie zmarłych   Novella   2018-05-21
Finansowanie społecznościowe terapii komórkami macierzystymi o nieudowodnionej skuteczności: wykorzystywanie hojności obcych, by płacić za szarlatanerię     2018-05-18
Co mówi nam ruch płaskiej Ziemi     2018-05-17
Osy papierowe + sprytny biolog = tęczowe gniazda   Coyne   2018-05-14
Jak to jest, że Stanisław Burzyński nadal żeruje na zrozpaczonych pacjentach z rakiem?     2018-05-12
Przekonania antyoświeceniowe są „zaskakująco trwałe”     2018-05-11
Jeremy Sherman nadal nie rozumie ewolucji   Coyne   2018-05-09
Zdrowy tryb życia ma znaczenie   Novella   2018-05-08
Miasta są nowymi wyspami Galapagos   Ridley   2018-05-04
O obowiązkowym oznakowywaniu GMO   Novella   2018-05-03
Tydzień Świadomości Homeopatii. Pomaga przypomnieć ludziom, że jest to szarlataneria!     2018-05-02
Znajdź Tiktaalika!   Coyne   2018-05-01
Wzrost potęgi dinozaurów   Novella   2018-04-30
Niebezpieczeństwa martwienia się o sądny dzień   Pinker   2018-04-27
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Geny wydają się wyjaśniać większość sukcesów uczniów szkół elitarnych   Ridley   2018-04-25
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Mumia z Atakama nie jest kosmitą   Novella   2018-04-20
Feministyczna geografia w Dartmouth   Coyne   2018-04-19
Dlaczego odmawiamy dostrzegania jaśniejszej strony, choć powinniśmy   Pinker   2018-04-17
Inicjatywa „Globalna Spójność”: nonsens na globalną skalę     2018-04-11
Wreszcie: sensowna dyskusja o “rasie”   i Greg Mayer   2018-04-10
Rolnictwo biodynamiczne: podobne do antropozoficznej medycyny, ale dla farm     2018-04-06
Mózg i kodowanie predyktywne   Novella   2018-04-05
Dziwaczne życie seksualne żabnicy   Coyne   2018-04-04
Dwa kilo prostaty poproszę   Łopatniuk   2018-03-31
Dziennik z Mozambiku: Demony w kurzu   Naskręcki   2018-03-30
Otumaniony myśliciel twierdzi, że ewolucja nie może wyjaśnić organizmów i ich “dążeń”   Coyne   2018-03-28
Orientacja na złe wiadomości nasila się i wpływa na nasze działania   Ridley   2018-03-27
Urojenie fałszywej flagi   Novella   2018-03-24
Zły tydzień dla homeopatii jest dobrym tygodniem dla nauki     2018-03-23
Czy farmerzy mają czekać aż parlamentarzyści podszkolą się w nauce o manioku?   Ongu   2018-03-22
David Barash namawia naukowców do stworzenia człowieko-szympansiej hybrydy   Coyne   2018-03-20

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



Prawo powrotu



Mózg i kodowanie predyktywne



Nocna rozmowa



WSzyscy wiedza



Nieustający marsz



Oświecenie Pinker



Alternatywna medycyna zabija



Kobiety ofiarami



Prometeusz



modyfikowana pszenica



Arabowie



Roboty będą uprawiać ziemię



Sumienie, czyli moralność bez smyczy



Skomplikowana ewolucja



Argument neuroróżnorodności



Nowe badanie pamięci długotrwałej



Ściganie bluźnierstwa



Ryby jaskiniowe



Autyzm



Od niepamiętnych czasów



Tunezyjczycy przeciw złemu prawu



Drugie prawo termodynamiki



Pochwała ignorancj



Mistyfikacja Sokala



Intronizacja Chrystusa



Obama chrzescijanie



Szelest liści



Czego wam nie pokazują?


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Malgorzata, Andrzej, Marcin, Henryk