Ogromne studium ewolucji zmusza nas do przemyślenia, gdzie ewoluują gatunki Ziemi

W ciągu ostatnich kilku miesięcy biolodzy z Michigan do Kalifornii przeprowadzali symulacje komputerowe w dzień iw nocy, próbując skompilować największe ewolucyjne drzewo genealogiczne ryb w historii tego pola. Teraz około 30 000 gatunków ryb później wyniki są publikowane w Natura i podważają dekadę ewolucyjnego założenia.

Biolodzy od dawna zauważyli wzorzec geograficzny, jeśli chodzi o sposób formowania się gatunków. Ciepłe, tropikalne miejsca mają znacznie więcej odmian gatunków niż zimne, jałowe. „Różnica w różnorodności gatunkowej od biegunów do tropików jest jednym z„ wielkich wzorów ”w biologii”, wyjaśnia główny autor badań i zoolog z University of Michigan Daniel Rabosky, Ph.D. w wiadomości e-mail na adres Odwrotność. „Nawet nie-naukowcy wiedzą, że tropiky słyną z wyjątkowej różnorodności biologicznej”.

Ale nowy artykuł Rabosky'ego, opublikowany w środę, ma nowe spojrzenie na tę starą teorię. Gigantyczne drzewo z rodziny ryb sugeruje, że tak naprawdę jest to najzimniejszy miejsca na ziemi - nie te tropikalne - są siedliskiem nowych gatunków.

Czerwona Królowa działa szybciej, gdy jest gorąco

Próby wyjaśnienia różnorodności biologicznej tropików częściowo opierały się na idei „gradientu różnorodności szerokości geograficznej”. Zasadniczo oznacza to, że na naszej planecie, pośrodku równika, znajduje się gorący punkt specjacji na naszej planecie. To jednak nie dlatego, że tropiky są doskonałym miejscem do życia.

Poprzednie badania sugerują, że interakcje między pasożytami, drapieżnikami i innymi zagrożeniami dla przetrwania są silniejsze w tropikach, powodując, że dobór naturalny działa dwa razy szybciej, aby wyprzedzić wszystkie te zagrożenia, mówi Rabosky. To z kolei doprowadziło do różnorodności gatunków tropikalnych ryb, które wszyscy znamy i kochamy. Biolodzy, którzy zawsze lubili analogie pojęciowe, lubią porównywać ten proces do sceny u Lewisa Carrolla Na drugą stronę lustra kiedy Alicja zostanie wezwana do wyścigu przeciwko Czerwonej Królowej:

„Powolny kraj!” Powiedziała Królowa. „Teraz, widzisz, to wszystko, co możesz zrobić, aby utrzymać się w tym samym miejscu. Jeśli chcesz się gdzieś dostać, musisz biec co najmniej dwa razy szybciej niż to! ”

Z tej nieco ekscentrycznej analogii pochodzi konwencjonalna mądrość biologii ewolucyjnej: czerwona królowa działa szybciej, gdy jest gorąco. Tak jest do tej pory, ponieważ badania Rabosky'ego obalają to wszystko.

Nowy model specjacji

Po skonstruowaniu i przeanalizowaniu drzewa ewolucyjnego Rabosky i jego zespół doszli do wniosku, że przez ostatnie miliony lat ryby żyjące w wodach polarnych faktycznie tworzyły nowe gatunki dwa razy szybciej niż te w wodach tropikalnych.

Jak udało się zespołowi znaleźć przekonujące dowody sprzeczne z wiekami teorii ewolucji? Zaczęli od analizy dostępnych danych DNA od około 5000 gatunków ryb, a następnie wykorzystali inne metody umieszczania, aby oszacować, gdzie pozostałe ryby powinny zmieścić się w drzewie genealogicznym. Uruchomienie programu analizy statystycznej o nazwie BAMM na tym „drzewie genealogicznym” obliczyło, jak szybko gatunki oddzieliły się od siebie poprzez porównanie różnic w ich DNA: ogólnie można założyć, że im mniej DNA dzieli dwa gatunki, tym więcej czasu upłynęło od „rozbieżności” ”Od jednego gatunku do dwóch osobnych.

„To drzewo jest znacznie większe niż jakiekolwiek poprzednie badanie na rybach”, mówi Rabosky. „Umożliwiło nam to oszacowanie szybkości tworzenia się gatunków z większą dokładnością niż w poprzednich badaniach”. Jednak jego przełomowe odkrycie ma pewien haczyk: nie ma jeszcze dobrego wytłumaczenia.

Rabosky i jego zespół wciąż nie są do końca pewni, dlaczego tempo specjacji jest szybsze na biegunach. Sugeruje, że może sprowadzić się do idei, że trudne warunki polarne - takie jak zlodowacenia i stała pokrywa lodowa - spowodowały serię masowych wymierzeń, które otworzyły drzwi do stworzenia nowych gatunków. Nazywa to „efektem odbicia”.

„Być może wyginięcie powoduje wymieranie gatunków na dużych szerokościach geograficznych w szybkim tempie, ale nowe gatunki formują się, aby wypełnić te nisze ekologiczne nie długo po ich opróżnieniu w wyniku wyginięcia”, wyjaśnia.

Co ważne, mimo że gatunki w biegunach różniły się szybciej niż gatunki na niższych szerokościach geograficznych, regiony tropikalne nadal miały większą różnorodność gatunków ogólny. Rabosky nazywa to „bogactwem gatunkowym”, które do tej pory zawsze tłumaczono założeniem, że gatunki mają tendencję do szybszego odchodzenia w tropikach. Odkrycia Rabosky'ego dziwią się w tym, ale nie ma solidnego alternatywnego wyjaśnienia.

Na razie wygląda na to, że czerwona królowa potrafi szybko biegać bez względu na temperaturę. W rzeczywistości może nawet biegać szybciej, gdy jest zimna na zewnątrz.