Evolúcia prebieha rýchlejšie, než si myslíte

Evolúcia prebieha rýchlejšie, než si myslíte

Nasleduje úryvok z Nepravdepodobné osudy: osud, náhoda a budúcnosť evolúcie , od Jonathana Lososa.

Je iróniou, že práve výskum vtákov nesúcich Darwinovo meno – galapágskych piniek – vrazil dýku do srdca myšlienky, že evolúcia je vždy pomalá. Podobne ako nočný motýľ, aj Darwinove pinky sa stali jedným z príkladov evolúcie, a to nielen kvôli svojmu menu a histórii. Veľkú časť ich slávy skôr pramení z mimoriadneho štyridsaťročného výskumného programu biológov z Princetonu Rosemary a Petra Grantových.



Od roku 1973 strávili Grantovci každý rok niekoľko mesiacov na malom galapážskom ostrove Daphne Major v tvare krátera. Ich cieľom bolo študovať populáciu stredozemnej pinky (nazvanej preto, lebo existujú väčšie aj menšie druhy zemskej peny), aby zistili, či a ako sa populácia zmenila z jednej generácie na druhú, a pokúsiť sa zmerať prirodzený výber, ktorý vedie k takejto zmene. .

Aby tak urobili, museli Grantovci každý rok chytiť a zmerať všetky pinky na ostrove. Len tak mohli vidieť, či sa charakteristiky populácie – hmotnosť tela, veľkosť zobáka, dĺžka krídel atď. – menili z generácie na generáciu.

Chytanie vtáka je pasívnejší proces ako odchyt nočného motýľa alebo jašterice. Namiesto aktívneho hľadania lomu a chytania do pasce nejakým zariadením, či už sieťou alebo slučkou, nechajú ornitológovia vtáky, aby sa ulovili. Trik je postaviť niečo, čo vyzerá ako nadrozmerná bedmintonová sieť, okrem toho, že mriežka je veľmi tenká. V skutočnosti taký tenký, že ho vták často nevidí, kým nie je príliš neskoro, vletí priamo dovnútra a beznádejne sa zamotá. Potom prišiel jeden z Grantov a opatrne vytiahol protestujúcu pinku, strčil ju do látkového vreca a priniesol späť do tábora na spracovanie.

Nepravdepodobné osudy: osud, náhoda a budúcnosť evolúcie

Kúpiť

Samotný tábor nebol nič moc – skalný prístrešok, nejaké tienené plachty a skladacie stoličky. Grantovci pomocou posuvných meradiel starostlivo zmerali rozmery zobáka: aký dlhý, aký vysoký, aký široký. Potom krídlo šikovne roztiahli, aby zaznamenali jeho dĺžku a zmerali aj kosti nôh. Nakoniec okolo nohy každého vtáka umiestnili niekoľko farebných pásov, čím dali vtákovi jeho vlastnú, individuálnu identifikačnú kartu.

Vracajúc sa rok čo rok mohli Granti sledovať vývoj evolučného procesu. K prirodzenému výberu dochádza, keď prežitie a reprodukčný úspech jednotlivca súvisí s jeho fenotypom. Údaje Grantov im umožnili opýtať sa, či funguje prirodzený výber. Každý rok písali do tabuľky, kto prežil z predchádzajúceho roka a kto nie. Už mali všetky svoje fenotypové merania pre vtáky, takže mohli jednoducho korelovať tieto dva súbory údajov: existoval vzťah medzi tým, ako dlhé boli nohy vtáka alebo aký široký bol jeho zobák, a či prežil alebo zahynul?

Grantom to netrvalo dlho, kým to zistili. Štvrtý rok ich štúdia bol  mimoriadne suchý. Zatiaľ čo v bežnom roku obdobie dažďa prináša päť centimetrov dažďa, v roku 1977 to bolo menej ako jeden palec. Daphne Major sa zmenila na neúrodnú pustatinu. Rastliny vyschli. Voda bola ešte vzácnejšia ako zvyčajne. Semená – základná potrava týchto piniek – sa stali veľmi málo.

[ Semeno vie, ako čakať. ]

Vtáky uhynuli v húfoch. Hladovanie a nedostatok vody boli silný úder, najmä preto, že hladné vtáky nedokázali produkovať nové perie, a keď sa staré opotrebovávali, zvyšovali sa straty vody cez odhalenú kožu. V januári 1977 mala Daphne Major 1200 stredne veľkých pozemných piniek; po dvanástich mesiacoch sucha ich bolo celkovo 180.

Úmrtnosť však nebola náhodná. Lepšie prežili skôr najväčšie vtáky a tie s najväčším zobákom. Dôvodom je, že najprv sa zjedla zásoba malých semien, a keď zmizli, vtáky s menším zobákom nemali šťastie – nemali silu čeľuste rozlúsknuť zvyšné väčšie semená. Toto bola jedna z najsilnejších epizód prirodzeného výberu, aké boli kedy vo voľnej prírode zistené.

Prírodný výber nemusí nevyhnutne viesť k evolučným zmenám. Ak vtáky s veľkým zobákom prežijú a reprodukujú sa lepšie, priemerná veľkosť zobáka by sa mala časom zvyšovať. Toto očakávanie však platí iba vtedy, ak vtáky s veľkými zobákami dávajú potomkom s veľkými zobákmi. To znamená, že variácia vo vlastnostiach musí mať genetický základ, aby sa hodnoty vlastnosti zdedili z rodiča na potomka. Často je to tak, ale nie vždy. U ľudí napríklad deti kulturistov nemusia mať nevyhnutne veľké svaly.

[ Zoznámte sa s výskumníkom, ktorý študuje tabu okolo výučby evolúcie na vidieckom americkom juhu. ]

Alebo sa zamyslite nad slnkom milujúcou izbovou rastlinou vo vašom kuchynskom okne. Umiestnite ho do tienistého kúta a bude rásť oveľa pomalšie. Dôležité bude aj množstvo vody a hnojiva, ktoré mu dáte. Ešte lepšie je vziať tucet geneticky identických rastlín vytvorených štepením alebo odrezkami a dať im rôzne kombinácie svetla, vody a hnojiva. Po niekoľkých mesiacoch takmer určite skončíte s veľmi odlišne vyzerajúcimi rastlinami v kvetináčoch.

Fenomén, pri ktorom geneticky identické organizmy produkujú rôzne fenotypy v závislosti od podmienok prostredia, sa nazýva „fenotypová plasticita“. Toto je výchovná časť debaty príroda verzus výchova.

V prípade Darwinových piniek však bola fenotypová variácia geneticky založená, zdedená z rodiča na potomka. Grantov tím preukázal, že porovnaním rodičov a potomkov vedeli, koho rodičia sú koho, pretože vtáky páskovali krátko po vyliahnutí, keď boli ešte v hniezde. A to, čo našli, bola silná korelácia medzi rodičom a potomstvom – celková veľkosť tela bola vysoko dedičná, rovnako ako rozmery zobáka, krídel a nôh.

V dôsledku toho sa väčšia veľkosť tela a zobákov tých, ktorí prežili sucho, preniesli na ďalšiu generáciu av nasledujúcich rokoch boli pinky väčšie a mali väčšie zobáky. Silný výber viedol k rýchlym evolučným zmenám.

Grantovci pokračovali v štúdiu pinky Daphne Major ďalších tridsaťpäť rokov. A zistili, že taký silný výber nie je nezvyčajný. Len o niekoľko rokov neskôr napríklad jedna z najsilnejších udalostí El Niño priniesla 54 centimetrov dažďa – to je pravda, desaťkrát viac ako normálne. Záplava spôsobila prebytok malých semien, čo viedlo k silnému výberu vtákov s malými zobákmi s jemným dotykom potrebným na efektívny zber malých semien. A v reakcii na to sa populácia opäť rýchlo vyvíjala.

Práca Grantov bola taká vplyvná nielen pre to, čo zdokumentovali, ale aj preto, že to, čo ukázali, bolo možné. Na rozdiel od konvenčnej múdrosti preukázali, že evolúciu možno študovať v prírode tak, ako prebieha, v reálnom čase. Ich práca bola inšpiráciou pre niekoľko generácií terénnych biológov a výsledkom je, že počet ľudí, ktorí vykonávajú podobný výskum, explodoval a poskytol predtým nedostupné množstvo informácií o rýchlosti evolúcie v prírode.


Od NEPRAVDEPODOBNÉ OSUDY: Osud, náhoda a budúcnosť evolúcie . Vydané po dohode s Riverhead Books, vydavateľstvom Penguin Publishing Group, divízie Penguin Random House LLC. Copyright © 2017 Jonathan B. Losos.