Świetna ewolucyjna innowacja
która okazała się zgubna

Jest to historia sprzeczna z intuicją, ponieważ innowacje ewolucyjne zazwyczaj uważa się za coś dobrego. Pojawienie się bystrych oczu pozwoliło zwierzętom wykrywać siebie wzajemnie na duże odległości. Rozpoczęło to wyścig zbrojeń między żarłocznymi drapieżnikami, a uzbrojoną w dobry wzrok zdobyczą. Skrzydła pozwoliły dinozaurom zdobyć niebo. Jedwab pozwolił pająkom na zostanie mistrzami traperstwa. Produkujące składniki odżywcze bakterie pozwoliły owadom na prosperowanie na ubogiej diecie soków roślinnych i stały się zmorą roślin. Każda z tych przełomowych adaptacji pozwoliła ich właścicielom na wykorzystanie jakichś niedostępnych poprzednio okazji i pozwoliła małym gatunkom na zróżnicowanie się w olbrzymie rodziny. Otwierały się nowe drzwi.

Problem z ewolucją polega jednak na tym, że nie masz pojęcia, dokąd prowadzą te drzwi. Możesz wylądować w raju lub w korytarzu prowadzącym tylko na cmentarz.

Ryby pielęgnicowate są przykładem tej lekcji. Są one symbolami ewolucji. W zamkniętym obrębie Wielkich Jezior Afryki Wschodniej – Wiktorii, Malawi i Tanganiki – pielęgnicowate w bardzo krótkim czasie zróżnicowały się w osłupiającą liczbę gatunków. Samo jezioro Malawi ma około 500 unikatowych gatunków pielęgnicowatych. Jedne udają martwe, żeby zwabić zwierzynę, inne gonią za swoimi ofiarami. Jedne jedzą tylko ślimaki, inne żerują na algach, a jeszcze inne specjalizują się w łuskach innych ryb.

Te zróżnicowane style życia zależały od jednej innowacji – drugiego zestawu szczęk w gardle pielęgnicowatych. Wiele ryb ma podobne zęby gardłowe, ale u pielęgnic są one wyjątkowo silne. Pozwalają im miażdżyć, żuć i przerabiać każdy pokarm, jaki chwytają otworem gębowym, włącznie z twardymi kąskami, takimi jak ślimaki i łuski.

Ale zęby gardłowe kosztują. Są silne, ponieważ składają się z odrębnych kości, które zrosły się razem i to zrośnięcie ogranicza otwieranie otworów gębowych ryb. Ograniczenie otwierania otworu gębowego powoduje, że pielęgnicowate przegrywają w konkurencji z innymi polującymi rybami, które mogą połknąć większą zdobycz.

Dla pielęgnicowatych w jeziorach Wiktoria i Malawi nie było to problemem, ponieważ zróżnicowały się pod całkowitą nieobecność jakichkolwiek ryb o większym otworze gębowym. Nie miało znaczenia, że były mniej konkurencyjne, bo nie miały konkurentów. To zmieniło się w latach 1950., kiedy rybacy wprowadzili do jeziora Wiktora żarłocznego okonia nilowego o wielkiej paszczy. Jego przybycie było dla pielęgnicowatych apokaliptycznym zagrożeniem i wiele gatunków szybko zniknęło.

To masowe wymieranie nie dotknęło jednak wszystkich pielęgnicowatych w równym stopniu. Matthew McGee z University of California, Davis odkrył, że zniknęły gatunki jedzące ryby, co sugeruje, że okoń nie zjadł pielęgnicowatych.  

Zamiast tego wykonkurował je.

McGee stwierdził, że pielęgnicowate, które zjadały inne ryby, miały otwory gębowe podobnych rozmiarów do okonia nilowego, ale z powodu ich zrośniętych zębów gardłowych mogły je otwierać zaledwie do połowy możliwości otwarcia pyska przez okonia. W efekcie potrzebowały wielu godzin, by uporać się ze zdobyczą, którą okoń nilowy może połknąć w kilka minut. Ich innowacyjne zęby gardłowe, które służyły im tak dobrze w epoce przed przybyciem okonia, nagle zamieniły ich w podrzędnych współzawodników.

Nie tylko pielęgnicowate mają zęby gardłowe. Inne grupy ryb, włącznie z wargaczowatymi, garbikowatymi i ptaszorowatymi niezależnie wpadły na tę innowację. McGee badał diety tych rodzin, żeby zobaczyć w jakim rodzaju pokarmu specjalizowały się w ciągu swojej historii ewolucyjnej. Odkrył, że niezwykle szybko różnicowały się w gatunki, które zabierały się za trudną do jedzenia żywność, taką jak twarde rośliny lub zwierzęta w skorupach. W odróżnieniu od tego, niezwykle wolno rozwijały się gatunki, które specjalizują się w trudnej do schwytania żywności, takiej jak inne ryby. A więc te inne grupy podlegały temu samemu procesowi „coś za coś” – żujące gardła do twardego pokarmu albo szerokie otwory gębowe do połykania innych ryb. Nie można mieć jednego i drugiego.

McGee pisze, że przez “niemal pół wieku” naukowcy postrzegali zęby gardłowe pielęgnic i wargaczowatych jako „klasyczny przykład innowacji ewolucyjnej, która otwarła nowe nisze”. To jest nadal prawdą, ale jego badanie ujawnia, że ta innowacja nie była w pełni dobroczynna. W niektórych wypadkach była to bomba zegarowa, czekająca na detonację powodującą wymarcie.

“Adaptacja poprzez dobór naturalny przyczynia się do dobrego dopasowania między organizmem a jego obecnym środowiskiem – pisze Geerat Vermeij, także z University of California, Davis, w związanym z tym komentarzu. – Czego nie może zrobić, to przewidzieć przyszłości”.

The innovation that doomed the very fish it helped

Not Exactly Rocket Science, 26 listopada 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska