Üks peamisi evolutsiooniprotsesse - looduslik valik - toimub meie silme all. Viimase poole sajandi jooksul on Maale ilmunud putukaid, kes ei karda pestitsiide, hiired, kes pole mürgi suhtes tundlikud, ja baktereid, mis on resistentsed antibiootikumide suhtes. Kes ja kuidas kohaneb ebasoodsate tingimustega.
Orkaani üleelanud
2017. aasta suvel vaatas rühm Harvardi ülikooli teadlasi Lääne-Indias Türgi ja Caicose saartel elavate väikeste sisalike Anolis scriptus populatsioone. Neli päeva pärast ekspeditsiooni lõppu tabasid orkaanid Irma ja Maria saarestikku. Kuus nädalat hiljem naasid bioloogid sinna andmeid uuesti koguma.
Selgus, et pärast loodusõnnetust muutusid sisalikud märgatavalt - ellujäänud varbad olid keskmiselt pikemad, esijäsemed suuremad, keha lühem ja reieluud väiksemad. Teadlased on soovitanud, et need märgid aitasid roomajatel orkaanist üle elada ja nüüd saavad nad jaole saartel elava Anolis scriptus järgmiste põlvkondade jaoks.
Pärast orkaane Irma ja "Maria" 2017. aastal on Lääne-Indias asuvatel saartel elavate Anolis scriptus sisalike välimus muutunud - ellujäänud loomadel olid käppade varbad keskmiselt pikemad, esijäsemed suuremad, keha pikkus lühem / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Kunstlik evolutsioon
Reklaamvideo:
Nii jälgisid teadlased tänu märatsevatele elementidele esimest korda looduses looduslikku valikut. Enne seda simuleeriti laborites kunstlikult elusorganismide kohanemisprotsesse muutuvate keskkonnatingimuste ja erisustega.
Kõige sagedamini said uuringu objektiks bakterid - nad paljunevad piisavalt kiiresti ja nende genoom on väikese suurusega, mis võimaldab uurida keerukamates organismides tuhandeid aastaid kestvaid protsesse suhteliselt lühikese aja jooksul. Kõige kuulsama katse, mis algas 1988. aastal ja kestab tänapäevani, lavastas Michigani ülikooli teadlaste rühm, mida juhtis evolutsioonibioloog Richard Lensky.
1988. aasta veebruaris lõid teadlased Escherichia coli (E. coli) ühe tüve kaksteist populatsiooni ja paigutasid nad tehiskeskkonda, kus glükoos oli ainus toiduallikas. Lisaks oli lahuses tsitraati, kuid E. coli ei saanud sellest toitu.
Kaksteist E. coli bakterite populatsiooni, mida teadlased on jälginud 30 aasta jooksul. Foto: Brian Baer ja Neerja Hajela.
Kolmekümne aasta jooksul (muutunud on enam kui 68 tuhat Escherichia coli põlvkonda) on kõigi populatsioonide bakterid kasvanud ja nad on õppinud paremini toitaineid, sealhulgas tsitraati. Mutatsioonid, mis võimaldasid E. colil oma keskkonnaga kohaneda, olid kõigis populatsioonides erinevad, kuid need toimusid samades geenides - iga bakterikommuun püüdis leida evolutsioonis oma tee.
Tugevamad hambad, suuremad pead
Mõnikord kohanduvad keerukad organismid keskkonnatingimustega mitte aastatuhandeid, vaid palju kiiremini. Näiteks Aadria mere ühel saarel elav seina sisalik Podarcis sicula on vaid 36 aastaga muutnud suurust, pea kuju ja seedetrakti struktuuri, ehkki geneetiliselt on nad mujal elavate sugulaste seas endiselt eristamatud.
1971. aastal vedasid teadlased viis paari täiskasvanuid Podarcis sicula Pod Kopiste saarelt naabruses asuvasse Pod Markarusse. Uue paiga tingimused sarnanesid tavapärase elupaikaga, kuid maismaal elavaid kiskjaid praktiliselt ei olnud ja kolmekümne aasta pärast erinesid kogu saarel levinud roomajad väliselt nende sugulastest Pod Kopist.
Pod Markaru saarele ümber paigutatud seina sisalik (Podarcis siculus) muutus oma välimusega: see muutus suuremaks, tema tagajäsemed lühenesid ja seedetraktis ilmnes ileotsükaalne klapp Kurt W. Becker / Lucertola campestre a caccia.
Asuniku sisalikud suurenesid, hakkasid aeglasemalt jooksma (nende tagajäsemed olid lühenenud), nende pead nägid massiivsemad ja hambad olid tugevamad, sest Pod Markaru teel pidid nad toituma peamiselt sitketest ja kiulistest taimedest, mitte putukatest, nagu enne. Loomade toitumises toimunud muutuste tõttu on ka seedetraktis ilmunud uus struktuur - ileokekaalne klapp, mis moodustab soolestikus omamoodi käärituskambrid, milles mikroobid lagundavad raskesti seeditavaid taimse toidu tükke.
Saare elu teeb targemaks
Üldiselt pakuvad saareloomad teadlastele reeglina rohkem huvi kui nende mandrivennad - saartel on evolutsioon kiirem. Suured loomad muutuvad üksteisest eraldatuna väiksemaks, väiksed vastupidi - tohutuks ja mõnikord väga lühikese aja jooksul.
Elu saartel annab mõnikord üsna ootamatuid eeliseid. Nagu üks rahvusvaheline teadlaste rühm avastas, on pärast 1931. aasta liiki kuuluvate üheteist ja poole tuhande linnu aju suuruse andmete analüüsimist saarelindude aju suurem kui mandri sugulastel ja see on evolutsiooni tulemus.
Uus-Kaledoonia ronk teeb müügiautomaadile "valuuta". Foto: Jelbert jt. / Teaduslikud aruanded 2018.
Elutingimused saartel on vähem etteaimatavad ja kui olukord halveneb, on teise kohta kolimine keerulisem kui mandril. Seetõttu on keerukamaks adaptiivseks käitumiseks võimeline suur aju evolutsiooniline eelis. Need leiud toetavad vaatlusi Uus-Kaledoonia kärnest (Corvus moneduloides), mis oskab tööriistu kasutada ja neid mälust taastada, ning rähnipuud (Camarhynchus pallidus), mis oskab tööriistu kasutada ja neid isegi töödelda.
Hiired, keda ei saa mürgitada
Ebasoodsad elutingimused sunnivad mandri loomad kiiresti arenema. See juhtus tavaliste majahiirtega. Alates 1950. aastatest on neid mürgitatud varfariinimürkidega - mõned selle pestitsiidi suhtes resistentsed isikud leiti juba 1964. aastal ning 2011. aastaks kirjeldasid teadlased koduhiirte (Mus musculus domesticus) populatsiooni, millel varfariin üldse ei tööta.
Selline kiire kohanemine (60–70 aastat pole evolutsiooni standardite järgi midagi) oli tingitud nende näriliste uskumatult kiirest paljunemisest. Nagu Saksamaa teadlased märgivad, on resistentsus mürkidele vkorc1 geeni mutatsiooni tagajärjel, mis esineb kõigi imetajate genoomides ja vastutab K-vitamiini töö eest.
Inimese pidevad katsed hävitada teatud kahjurid ja parasiidid lähevad reeglina külili. Just soov surmavate nakkuste vastu võita on viinud antibiootikumiresistentsete superlugude ilmnemiseni ning soov kaitsta taimi putukate eest on viinud pestitsiidikindlate loomade levikuni. Viimase poole sajandi jooksul on registreeritud rohkem kui kaks ja pool putukate kahjurite kohanemist mitmesuguste mürkidega.
Alfiya Enikeeva
