Szybka ewolucja miejska

Schilthuizenowi chodzi o to, że ewolucja może działać bardzo szybko, zaprzeczając konwencjonalnemu pojmowaniu, że ewolucja zawsze jest bardzo powolna. Jego przykłady obejmują adaptację zwierząt i roślin do środowiska miejskiego, gdzie nagle są rzucone w radykalnie różniący się habitat, w którym dobór może działać całkiem silnie. Nagle stykają się z hałasem, zanieczyszczeniem, wysoką temperaturą, cementem i tak dalej. Podaje sporo przykładów „szybkiej ewolucji miejskiej”, a tutaj jest jeden, który mi się spodobał:

Biolodzy francuscy badali chwast o nazwie Crepis sancta, który normalnie produkuje dwa rodzaje nasion: ciężkie, które spadają na ziemię i lekkie, które wiatr przenosi na duże odległości. W Montpellier na południu Francji jednak C. sancta wytwarza mniejsze ilości przenoszonych wiatrem nasion. Nic dziwnego. Rośliny rosną w szparach na chodnikach i każde nasienie przeniesione wiatrem prawdopodobnie wylądowałoby na betonie. Ciężkie nasiona zaś, które lądują u stóp rośliny rodzicielskiej, niemal z pewnością znajdą odrobinę żyznej ziemi. A więc rośliny genetycznie skłonne do produkowania większej liczby ciężkich nasion były faworyzowane przez ewolucję miejską.

Oczywiście, taki krytykancki biolog jak ja, musi poszukać kilku dziur w całym, ale nie powiem: „Nie chcę szukać dziury w całym, ale…”, bo ludzie, którzy to mówią chcą jej szukać! Artykuł Schilthuizena jest jednak dobry i dowiedziałem się z niego o kilku zgrabnych przykładach. Dodam tylko dwie rzeczy:

Po pierwsze, od dziesięcioleci wiemy, że ewolucja może zachodzić szybko tam, gdzie są drastyczne zmiany środowiskowe lub kiedy zwierzę lub roślina najeżdża nowy habitat. Ponieważ tempo zmiany ewolucyjnej jest bezpośrednio proporcjonalne do „różnicy selekcyjnej” (różnicy cechy między średnią w oryginalnej populacji a średnią w populacji, która ma potomstwo w nowym środowisku), wzrost siły doboru naturalnie przyspieszy ewolucję (przy tych samych warunkach pozostałych). Widzieliśmy, że dzieje się to za życia człowieka. Klasyczna jest pod tym względem praca Petera i Rosemary Grantów o wielkości dzioba u darwinki czarnej (Geospiza fortis) na Galapagos, która powiększyła się o 10% w ciągu jednego pokolenia, kiedy panowała susza w 1976 r. Ocalały bowiem tylko duże gatunki roślin i miały one większe nasiona. Tylko darwinki czarne z dużymi dziobami mogły je rozłupać, był więc silny dobór na duże dzioby. 10% zmiana w ciągu jednego pokolenia jest bardzo wysokim tempem ewolucji.

Podaję więcej przykładów w książce Ewolucja jest faktem, a John Endler w książce Natural Selection in the Wild, podaje kilkaset. Widzieliśmy ewolucję odporności na środki chwastobójcze w roślinach, odporności na środki owadobójcze u komarów i, oczywiście, ewolucję odporności na antybiotyki u mikrobów. Nie całkiem jest więc prawdą, jak mówi, że „zrozumieliśmy niedawno, że ewolucja może zachodzić szybko, jeśli dobór naturalny… jest silny”. Wiedzieliśmy o tym od dawna i widzieliśmy to. Nowe w pracy Schilzhuizena jest pokazanie silnego doboru spowodowanego urbanizacją. (Przeczytajcie jego artykuł, żeby zobaczyć inne ładne przykłady.)

Drugą sprawą jest to, czy zmiany, jakie widzimy, rzeczywiście są zmianami genetycznymi w odróżnieniu od zmian rozwojowych lub uczenia się zachodzącego w nowym środowisku. Zmiany w Crepis opisane powyżej mają rzeczywiście podstawę genetyczną – podobnie jak zmniejszenie „nerwowości” kosów opisane przez Menno. Sposobem pokazania tego jest wychowanie osobników z środowisk miejskiego i niemiejskiego we „wspólnym ogrodzie” (tym samym środowisku, najlepiej pośrednim lub „neutralnym”) i zobaczenie, czy zachowują różnice, jakie widzieliśmy w naturze. Jeśli pozostaną różne, to różnica cechy, takie jak waga nasion u Crepis, musi być spowodowana prawdziwymi ewolucyjno-genetycznymi różnicami w tych populacjach. (Definiuje „ewolucję” tak, jak robi to większość z nas – jako genetyczną zmianę w populacjach.)

Nie znam jednak wszystkich omawianych wypadków i może być, że niektóre różnice obserwowane między populacjami są albo wyuczone (w przypadku zwierząt) lub rozwojowe. Na przykład, w pierwszej połowie XX wieku modraszki zwyczajne i bogatki zwyczajne nagle zaczęły przebijać aluminiowe pokrywki na butelkach z mlekiem i spijać śmietankę. (Pamiętacie czasy, kiedy mleko dostarczano do drzwi? Ja pamiętam.) To była reakcja nauczona, nie wyewoluowana, i szybko rozprzestrzeniła się w populacji. Jeśli wzięłoby się modraszki zwyczajne z wiejskiej populacji i porównało z miejską populacją, różnica zachowań byłaby widoczna. To było jednak wyuczone. Żeby zobaczyć, czy było to wyewoluowane, musi się wychować modraszki zwyczajne w laboratorium  i zobaczyć czy reagują inaczej na butelki mleka. Nie sądzę, by ktokolwiek to wykazał.

W wypadku jaszczurki Anolis (nie przytoczonym przez Schiltzhuizena) badacze odkryli, że jaszczurkom umieszczonym na małych wyspach, gdzie jest więcej drzew w ciągu kilku pokoleń wyrastają dłuższe kończyny.  W „Science” opublikowano artykuł o tym, sugerując, że jest to prawdziwa zmiana ewolucyjna z powodu doboru na lepszą zdolność wspinania się. Kiedy przeczytałem ten artykuł, pomyślałem: „Nie wiedzą tego – nigdy nie wychowali jaszczurek z różnych wysp w tym samym środowisku”. I rzeczywiście, kiedy to zrobili, odkryli, że różnice długości kończyn były czysto rozwojowe: wspinanie się na „drzewa” Tinkertoy powodowało wydłużenie kończyn. Autorzy musieli przyznać , że nie był to przykład szybkiej ewolucji.

Chodzi o to, że jeśli widzisz populację zmieniającą się w czasie, nie znaczy to, że ewoluuje. Trzeba to przetestować specjalnie zaprojektowanymi eksperymentami. I z tym zastrzeżeniem polecam artykuł Schilthuizena.

Na zakończenie tutaj jest bogatka zwyczajna, która nauczyła się przebijać aluminiowe kapsle na butelkach mleka. Dlaczego piją tylko śmietankę, nie zaś mleko? Bo ptaki nie trawią laktozy, która jest w mleku, ale nie ma jej w śmietance! A śmietanka jest oczywiście pełna tłuszczu, który dostarcza bardzo potrzebnej ptakom energii:

Rapid urban evolution

Why Evolution Is True, 24 lipca 2016

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska