Огляд Дарвіна Фінчі теорії л; еволюція; Цифрова органічна культура
Теорія еволюції є одним із стовпів сучасної біології. Всі чули про це, але важко зрозуміти тонкощі. Ось чому ми тут проілюструємо різні механізми еволюції через групу ключових видів в історії теорії еволюції: в’юрки Дарвіна.
Пригода Дарвіна
Чарльз Дарвін вперше ступив на Галапагоські острови 15 вересня 1835 року. 25-річний на той час молодий учений був учасником експедиції, яка картографувала узбережжя Латинської Америки майже 5 років. Саме там він зробив найважливіше спостереження: птахи, що мешкали на різних островах архіпелагу, мали дзьоби різної форми та розмірів, залежно від типу їжі, найбільш присутніх на острові, де вони були знайдені. Наприклад, крупноклюві птахи мешкали на островах, де росли горіхові дерева, тоді як у тих, що населяли острови, де росли насінні рослини, були більш тонкі рахунки. Він покинув архіпелаг, залишивши їх позаду, але вони їх не забули ...
Посуха 1977 року
А тепер давайте перейдемо назад у часі, щоб висадитися в 1977 році. Ці птахи, які заінтригували Дарвіна, тепер відомі як “в’юрки Дарвіна”, хоча насправді вони належать до родини косиних і спочатку були описані Джоном Гулдом. Зараз вони вважаються живим символом природного відбору та предметами особливої уваги з боку всіх біологів. Крім того, коли сильна посуха обрушилася на Галапагос, завдавши шкоди рослинності та зменшивши кількість насіння разом із збільшенням їх розміру, група дослідників пильно зацікавилася наслідками для морфології цих насіння.
Дрібноклюві особини (розміром близько 9 мм), які харчуються дрібним насінням, стикаються з обмеженнями в харчуванні і, отже, спостерігаються зниження рівня їх виживання та розмноження. У той же час крупноклюві зяблики (розміром близько 10,5 мм), основним джерелом їжі яких є великі насіння, змогли продовжувати харчуватися і розмножуватися ефективніше, ніж дрібні зяблики.
Це явище називається Природний відбір. Тож навіть більше століття після свого відкриття Дарвін мав рацію !
Всередині виду завжди є варіанти. Деякі з цих різновидів особин, краще пристосованих до певного середовища, виживають і розмножуються краще за інших. Якщо ця здатність передається у спадок, то ці варіанти (про яких кажуть, що мають «середній розвиток») передадуть цю перевагу своїм нащадкам. Це знаменитий " фітнес " яка перекладена французькою мовою вибіркове значення або репродуктивний успіх.
Діаграма: популяція зябликів з великими і дрібними дзюбами до посухи (1977) та після посухи (1983)
У 1984 р. Дослідження Повторювані закономірності природного відбору у популяції в’юрків Дарвіна Пітер Р. Грант та ін. опубліковано в Природа, аналізує посуху на Галапагоських островах і підтверджує підтвердженням того, що крупнозубі зяблики мали перевагу в дефіциті їжі порівняно з малозубими зябликами.
Пропорції крупнозубих та дрібноклювих зябликів серед населення майже змінилися після посухи. Морфологія крупнозубих в’юрків сприяла їм перед цією кардинальною зміною навколишнього середовища порівняно з тими, що мали невеликий рахунок. Населення пройшло направлений відбір.
Зауважте на цьому прекрасному прикладі, що природний відбір можна спостерігати лише протягом великої кількості поколінь, а тому вимагає відносно тривалого часу.
Урбанізація островів та її вплив на зябликів
У наш час Галапагоські острови дуже змінилися. Засновані міста, де Дарвін колись мав змогу спостерігати за пишними лісами, по обидва боки архіпелагу процвітають всі види, туристи часто приїжджають відвідувати різні острови ... Іншими словами, довкілля дуже змінилося. !
Однак така урбанізація не позбавлена наслідків, і життя наших зябликів перевернулося з ніг на голову. !
Тому дослідники хотіли вивчити вплив урбанізації на спосіб життя різних видів, а точніше - на зябликів. Їм тоді було цікаво Geospiza fortis і Geospiza fuliginosa, два види зябликів з острова Санта-Крус.
Для цього вони порівняли фізичні характеристики Росії Г. фортіс і G. fuliginosa у сільській місцевості, а також у міській місцевості.
Зображення з наукової статті
В міська територія, людський рід взяв верх. Тому для комарів залишається дуже мало натуральної їжі, яка змушує їх споживати людську їжу. Тому їх дієта різко змінилася.
В сільський район, урбанізація відсутня. Вороб’ятки перебувають у природному середовищі існування, в їх раціоні не спостерігається змін.
Порівнюючи птахів з цих двох районів, дослідники виявили лише це Г. фортіс показав суттєві відмінності залежно від того, де він знаходився. Дійсно, між G. fuliginosa міських та G. fuliginosa сільський. Таким чином, розміри дзьоба (глибина, ширина та довжина) значно більші в Г. фортіс міського району, ніж серед Г. фортіс сільської місцевості.
Дослідники також спостерігали відмінності в інших персонажах, незалежних один від одного, таких як маса тіла, тарц ніг і форма крила.
Порівняно недавня урбанізація острова Санта-Крус також дозволила дослідникам оцінити кількість поколінь зябликів, які пройшли з тих пір, як довкілля зазнало цих змін. Отримані результати вказують на те, що швидкість варіації була занадто швидкою, щоб відповідати єдиному механізму природного відбору.
Після секвенування ДНК цих зябликів дослідники виявили дуже мало мутацій, які могли б пояснити всі ці фізичні зміни.
Отже, можливо, що механізм, відмінний від генетичних мутацій, є джерелом цих фізичних модифікацій: епігенетика.
Епігенетика
Епігенетика - це механізм, який не передбачає зміни геному, але модифікується оборотним та трансмісивним способом експресія гена. Серед цих епігенетичних модифікацій ми знаходимо Метилювання ДНК.
Метилювання ДНК - це додавання метильної хімічної групи (СН3) до цитозинової (С) основи молекули ДНК. Зокрема, це може призвести до конденсації молекули ДНК, яка інактивує гени, присутні в цій області ДНК.
Дослідники спостерігали епігенетичні зміни в генах, що беруть участь в метаболізмі та комунікації між клітинами, а також у інших генах, пов’язаних з розміром і формою дзьоба зябликів.
Ця велика кількість епігенетичних змін пов'язана з низьким числом мутацій в Росії Г. фортіс міські райони дозволили їм підтвердити свою гіпотезу: епігенетичні модифікації, мабуть, походять від фенотипових варіацій, що спостерігаються у зяблика Г. фортіс. Спостерігаються в кількох типах клітин обох видів зябликів, особливо у спермі, ці зміни, швидше за все, є спадковими. Таким чином, урбанізація спричинила суттєві зміни в житті зябликів та їх нащадків.
Джерело
Зяблики - ідеальні моделі для природного відбору, а також для епігенетики. Вивчаючи їх, ми усвідомлюємо, що еволюція не завжди працює з однаковими темпами, і що різні механізми співіснують. З цих спостережень ми можемо дізнатись більше про еволюцію нинішніх та минулих видів.
Але ця робота також досліджує вплив людства на види, що символізують наше розуміння живого світу. Сподіваємось, ми не допоможемо цим популяціям птахів розвіватися.
Статті/блоги:
Грант, П. Р. (1991). Природний відбір та Дарвінові зяблики. Scientific American, 265 (4), 82–87. https://www.doi.org/10.1038/sci Scientificamerican1091-82
Лам, М. (2017). Епігенетика може пояснити, як в’юрки Дарвіна реагують на швидкі зміни навколишнього середовища. https://www.biomedcentral.com/about/press-centre/science-press-releases/24-08-17
Відео:
ШАРЛ ДАРВІН І ПРИРОДНИЙ ВИБІР.
Біографія (2018). Чарльз Дарвін Біографія: еволюція та релігія