Prawda

Czwartek, 28 marca 2024 - 12:38

« 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 Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

„Grubogłowi przedsiębiorcy pogrzebowi w noc żywych trupów”   Júnior   2022-05-31
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
„New Yorker” pisze o hoacynie, sugeruje, że koncepcja Darwina drzew ewolucyjnych może być urojeniem   Coyne   2022-07-25
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin   Júnior   2022-06-11
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
“Daily Beast” wypacza epigenetykę oszukańczymi twierdzeniami, że dzieci mogą “odziedziczyć wspomnienia Holocaustu”   Coyne   2017-10-05
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
“Odwrócenie specjacji” (fuzja gatunków) u kruków   Coyne   2018-03-16
“Partenogenetyczny” rak rozmnaża się bez seksu: czy to jest nowy gatunek?   Coyne   2018-02-17
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
“Scientific American” poświęca się polityce, a nie nauce; odmawia publikowania krytycznych analiz swoich fałszywych lub wprowadzających w błąd twierdzeń   Coyne   2022-09-01
“Współczesny” Homo sapiens mógł być w Eurazji aż 210 tysięcy lat temu   Coyne   2019-07-17
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
10 twierdzeń działaczy walczących w Afryce z GMO o tym, dlaczego postępy w biotechnologii upraw powinny zostać odrzucone – i dlaczego są one błędne   Maina   2022-11-17
100 milionów lat ozdabiania się śmieciami   Yong   2016-07-05
12 podstawowych punktów biologii ewolucyjnej   Cobb   2016-03-02
Pseudonauka Masaru Emoto   Novella   2017-12-18
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Klasyczna historia skorygowana: porosty to grzyby + glony + drożdże (inne grzyby)   Coyne   2016-08-05
Homo floresiensis, hominin “hobbit”, w Internecie   Coyne   2016-11-25
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
„ Całujące się” koralowce złapane in flagranti   Yong   2016-07-28
”Sygnalizowanie cnoty” może nas irytować. Cywilizacja byłaby jednak bez niego niemożliwa    Miller   2019-09-13
A jednak chorują na raka    Łopatniuk   2016-02-13
Czyste okrucieństwo cięć w pomocy żywnościowej   Lomborg   2017-08-07
Dalszy spadek zgonów z powodu raka   Novella   2019-02-04
Dlaczego mamy alergie?   Zimmer   2016-01-28
Dlaczego sądy nie powinny rozstrzygać o nauce     2018-12-13
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Dlaczego zwierzęta są urocze?   Coyne   2014-12-30
Dziennik z Mozambiku: Demony w kurzu   Naskręcki   2018-03-30
Dziwaczne, wysysające krew czerwie jurajskie   Cobb   2014-06-28
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Gigantyczne “paleonory” wykopane przez wymarłe ssaki   Coyne   2017-06-29
Grupy anty-GMO przegrywają sprawę sądową w Nigerii    i Nkechi Isaak   2022-07-30
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Komisja Europejska ukrywa naukę o pszczołach   Ridley   2017-05-03
Malaria pachnąca cytryną    Zimmer   2015-04-07
Małpo ty moja   Koraszewski   2015-04-17
Metamorfozy    Júnior   2022-04-09
Minęło 40 lat od wydania „Samolubnego genu” – śmiała książka Richarda Dawkinsa ostała się próbie czasu   Ridley   2016-02-17
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Nowe badanie wskazuje na jednego oszusta   Coyne   2016-08-18
Nowy i dziwaczny rodzaj mimikry: nasiona rośliny naśladują kształt i zapach odchodów zwierzęcych, by ułatwić roznoszenie ich przez żuki gnojowe   Coyne   2015-10-20
O porażkach wolności i lęku przed nauką   Dennett   2016-05-20
O rzeczywistości rasy i odrazie do rasizmu    i Brian Boutwell   2017-09-04
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Osobisty mikrobiom w cyfrach   Zimmer   2014-08-14
Ostrogony nie są naprawdę “żywymi skamieniałościami”    Coyne   2015-07-29
Palestyńska intersekcjonalność z nazistami   Frantzman   2017-07-08
Pochwała ignorancji, czyli wiem, że nie wiem   Cullen   2017-01-11
Przykre niespodzianki, czyli czerniak i siwizna   Łopatniuk   2015-08-01
Przypuszczalnie złamana kość    Coyne   2015-06-04
Rozum i Wiara IICzyli takie sobie rozmowy o religijnych „prawdach” i problemach z nimi związanych.   Ferus   2015-11-22
Ryba z biodrami   Mayer   2016-03-30
Siedem narzędzi myślenia   Dennett   2014-11-19
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Wierzący nagradzani za życia   Coyne   2014-12-21
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Świetna ewolucyjna innowacjaktóra okazała się zgubna   Yong   2015-12-10
Dlaczego odmawiamy dostrzegania jaśniejszej strony, choć powinniśmy   Pinker   2018-04-17
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Po prostu nie mogę się doczekać, aby znów wyruszyć w trasę   Tonhasca Júnior   2022-10-27
Pochwała jednoznaczności   Witkowski   2019-10-29
Z perspektywy naszego kurnika   Witkowski   2020-01-16
A co to takie włochate?   Łopatniuk   2016-04-02
A genomy ciągle kurczą się…   Zimmer   2016-11-22
A teraz dobre wiadomości: Sprawy naprawdę idą w dobrym kierunku   Pinker   2015-11-24
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
A.N. Wilson znowu kopie Darwina, tym razem w “Times”   Coyne   2017-09-07
Adam i Ewa: dwoje, czy więcej niż dwoje przodków?   Coyne   2017-01-07
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
Agroekologia zmienia biednych farmerów w biedniejszych   Muhumuza   2022-06-09
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Aktywacja telomerazy mogłaby prowadzić do leczenia samej starości   Ridley   2015-10-27
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Aktywność umysłowa nie zapobiega osłabieniu umysłowej sprawności   Novella   2018-12-15
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Akupunktura kontra nauka, wersja lingwistyczna     2017-06-01
Akupunktura kwantowa   Novella   2019-04-23

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


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