Mamy tutaj wypadek doboru przez człowieka – w Mozambiku w okresie 28 lat zabijanie słoni z ciosami, ponieważ kość słoniowa jest tak cenna – podnosi częstotliwość występowania afrykańskich słoni bez ciosów. (Jak dalej zobaczymy, podniósł się tylko odsetek samic bez ciosów.) Mamy podobne przykłady z innych gatunków, jak zmniejszenie rozmiarów rogów owcy kanadyjskiej, na którą poluje się, ponieważ rogi stanowią trofeum. Jest także zmniejszenie rozmiarów pewnych ryb z powodu komercyjnych połowów tylko dużych osobników.
Czy to jest dobór sztuczny, czy naturalny? No cóż, można powiedzieć, że jest to dobór sztuczny, ponieważ to ludzie dokonują doboru, ale przecież ludzie są częścią natury. I ten dobór nie był prowadzony dla osiągnięcia jakiegoś określonego celu. Jamniki dobierano, by wyglądały jak parówki, żeby płoszyły borsuki z jam, ale zmniejszenie się ciosów u słoni lub rogów u owiec kanadyjskich nie było umyślnym celem doboru, a produktem ubocznym chciwości. Wahałbym się więc przed nazwaniem tego doborem sztucznym, ponieważ to różni się od sytuacji, w której hodowcy wybierają określone cechy, by osiągnąć pożądaną zmianę. W rzeczywistości, ewolucyjna zmiana, jaka zaszła, jest odwrotnością tego, czego życzyliby sobie “dobierający”.
Artykuł o tym można znaleźć w “Science”, klikając na link pod zrzutem z ekranu poniżej lub wziąć pdf tutaj. Jest także dwustronicowe streszczenie, które jest łatwiejszą lekturą, Of war, tusks, and genes tutaj.
Zjawisko: wojna domowa w Mozambiku w latach od 1977 do 1992 roku podniosła odsetek słonic bez ciosów z 18,5% do 50.9%, czyli niemal trzykrotnie. Dlaczego? Model pokazał, że taka zmiana (która zachodzi między pokoleniami, a więc nie jest tylko selektywnym zabijaniem w ramach jednego pokolenia) musi być spowodowana raczej przez dobór naturalny niż przez dryf genetyczny. Zabijano słonie, żeby mieć pieniądze na finansowanie konfliktu. Samice bez ciosów miały pięciokrotnie wyższe szanse przeżycia niż samice z ciosami. To narzuciło silny dobór na korzyść samic bez ciosów.
Normalnie słonie, które nie mają ciosów, są w gorszej sytuacji, ponieważ ciosy są wszechstronnym narzędziem, używanym do obrony, kopania dołów na wodę, rywalizacji samców i obdzierania kory z drzew na żywność. Jednak dobór na zachowanie ciosów u samic był słabszy niż dobór dokonywany przez ludzi przeciwko ciosom.
Tutaj jest zdjęcie samicy bez ciosów i samicy z ciosami:
Tymczasem wszystkie samce mają ciosy (rozmiar ciosów oczywiście różni się, ponieważ rosną one przez całe życie słonia). Ciosy są homologiczne do naszych zębów-siekaczy.
Autorzy najpierw próbowali ustalić genetyczną podstawę posiadania lub nie posiadania ciosów. Okazuje, się, że w zasadzie brak ciosów nie jest złożoną cechą spowodowaną zmianami w wielu genach o małych efektach, ale jedną dominującą mutacją na chromosomie X (podobnie jak my, samce u słoni są XY, a samice XX). Ponadto, dominująca mutacja powodująca brak ciosów jest śmiertelna u samców, zabijając je przed urodzeniem. (Prawdopodobnie nie jest tak, że postać genu na brak ciosów jest sama śmiertelna, ale jest ściśle związana z genem, który jest recesywnie śmiertelny.)
Tutaj mamy więc “genotypy” słoni. Używam małego „x” jako postaci genu na chromozomie X, które daje ciosy, a „X” jako alternatywnego, dominującego allelu, który powoduje brak ciosów.
Samce: Wszystkie mają ciosy i są xY. (Samce mają tylko jeden chromosom X i jeden Y.) Genotyp XY jest śmiertelny, więc nigdy nie widzimy samców noszących postać genu na brak ciosów (XY).
Samice: Bez ciosów: Xx. Te samice stracą połowę swojego męskiego potomstwa, ponieważ połowa ich męskich płodów jest xY, które mają ciosy, a połowa to samce XY, co jest śmiertelną kombinacją. Tak więc, populacja samic bez ciosów będzie miała skrzywioną proporcję płci wśród potomków na korzyść samic, co faktycznie zaobserwowano.
Nigdy nie widzimy samic bez ciosów z XX, ponieważ musiałyby odziedziczyć jedno “X” od ojców, ale genotyp XY jest śmiertelny.
Samice z ciosami mają: xx.
Jest tu kilka komplikacji, bo inne geny też biorą udział (na przykład, matki z ciosami, które są xx, mają tylko 91% córek z ciosami, mimo że należy spodziewać się, że skrzyżowanie xx z xY da 100% xx córek (z ciosami). Sprawy nie są więc aż tak proste, ale na ogół pojedynczy gen jest głównie odpowiedzialny za brak ciosów. (Można się było tego spodziewać, jeśli bowiem udział w tym brałoby wiele genów, nie byłoby po prostu samic bez ciosów: mielibyśmy samice z nieco mniejszymi ciosami, które także byłyby zabijane dla kości słoniowej. Podniesienie częstotliwości występowania samic bez ciosów zabrałoby więc wiele pokoleń, a nie tylko kilka, jak tutaj.)
Nie będę wdawał się w skomplikowane genetyczne szczegóły, ale autorzy sekwencjonowali całe genomy samców i samic z ciosami i bez ciosów i szukali śladów doboru naturalnego w niektórych genach, porównując samice z ciosami i bez ciosów.
Badacze znaleźli jedną związaną z X postać genu z silnymi oznakami selekcji o nazwie AMELX, która normalnie koduje białko, które z kolei prowadzi do mineralizacji emalii i reguluje inne związane z zębami geny. Inny gen, nie na chromosomie płci, MEP1a, także jest związany z brakiem ciosów, ale nie tak silnie. Także o tym genie wiadomo, że jest związany z tworzeniem się zębów u innych ssaków. Tutaj jest diagram z artkułu o tym, która część ciosu jest kontrolowana przez który gen. Jak widać ekspresja genu AMELX zachodzi tylko w “ciosowatej” części ciosu:
Podsumowanie: Narzucony przez człowieka (“antropogeniczny”) dobór, który powoduje ewolucję w stanie dzikim, pokazywano już wcześniej, a więc zjawisko nie jest nowe. Nowe jest to, że po raz pierwszy zidentyfikowano geny biorące udział w antropogenicznej zmianie ewolucyjnej – wzroście częstotliwości występowania allelu na brak ciosów, co jest ewolucją – i znamy rodzaj doboru, który spowodował ewolucję. Niezwykłe jest także to (nie znam żadnego innego przykładu), że dobór na brak ciosów działa w przeciwnych kierunkach („dobór antagonistyczny”) u obu płci, jak długo samice bez ciosów przeżywają częściej.
A co z przyszłością? Mimo że konflikt skończył się, kłusownicy nadal zabijają słonie na kość słoniową w wielu częściach Afryki. Co się stanie? Oczekujemy, że wzrośnie częstotliwość występowania dominującego allelu na brak ciosów. To samo w sobie nie prowadziłoby do wymarcia populacji, bo samce bez ciosów po prostu nie rodzą się: wszystkie samice bez ciosów pozostają Xx i rodzą połowę normalnej liczby samców. Samice z ciosami nadal będą się rodzić, ponieważ samice Xx skrzyżowane z samcami xY będą miały zarówno córki Xx bez ciosów), jak xx (z ciosami). Jednak zmniejszenie liczby samców z powodu antropogenicznego doboru w połączeniu z dalszym kłusownictwem wobec samców i samic z ciosami, może tak zmniejszyć populację, w której jest nierównowaga płci, że stanie się poważnie zagrożona.
Ponieważ ciosy są dobre dla słoni, rozwiązaniem jest nie tylko zakaz handlu kością słoniową, co częściowo zostało już zrobione, niemniej niektóre kraje nadal handlują kością słoniową. Musimy zatem całkowicie zatrzymać kłusowników, jako że nadal istnieje rynek kości słoniowej – legalny i nielegalny, a ceny są wysokie. Łatwiej to powiedzieć niż zrobić, biorąc pod uwagę obszar, jaki musi być monitorowany.
h/t: Pat, Matt i wielu innych czytelników.
_______________________
S. C. Campbell-Staton et al.. 2021. Ivory poaching and the rapid evolution of tusklessness in elephants. Science 374, 483-487.
Ivory poaching imposing selection on elephants to evolve shorter tusks
Why Evolution Is True, 24 października 2021
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
