Един от основните процеси на еволюцията - естественият подбор - се разгръща точно пред очите ни. През изминалия половин век на Земята се появяват насекоми, които не се страхуват от пестициди, мишки, които не са чувствителни към отрова, и бактерии, устойчиви на антибиотици. Кой и как се адаптира към неблагоприятните условия.
Оцелелите от урагана
През лятото на 2017 г. група учени от Харвардския университет наблюдават популации от малки гущери, Anolis scriptus, живеещи на островите Търкс и Кайкос в Западна Индия. Четири дни след края на експедицията ураганите Ирма и Мария удариха архипелага. Шест седмици по-късно биолозите се върнаха там, за да събират отново данните.
Оказа се, че след природното бедствие гущерите се променят значително - оцелелите пръсти на краката са средно по-дълги, предните крайници са по-големи, тялото е по-късо, а бедрените кости са по-малки. Учените предполагат, че тези знаци са помогнали на влечугите да преживеят урагана и сега те ще се утвърдят в следващите поколения Anolis scriptus, живеещи на островите.
След ураганите Ирма и "Мария" през 2017 г. появата на гущерите Anolis scriptus, живеещи на островите в Западна Индия, се промени - при оцелелите животни пръстите на лапите бяха средно по-дълги, предните крайници бяха по-големи, дължината на тялото беше по-къса / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Изкуствена еволюция
Промоционално видео:
Така че, благодарение на бушуващите елементи, изследователите за първи път наблюдават естествения подбор в природата. Преди това процесите на приспособяване на живите организми към променящите се условия на околната среда и спецификацията бяха изкуствено симулирани в лаборатории.
Най-често бактериите стават обект на изследване - те се размножават доста бързо, а геномът им е с малки размери, което позволява за сравнително кратко време да се изследват процесите, които отнемат хиляди години в по-сложни организми. Най-известният експеримент, започнал през 1988 г. и продължава и до днес, е поставен от група учени от Мичиганския университет, водени от еволюционния биолог Ричард Ленски.
През февруари 1988 г. изследователите създават дванадесет популации от един щам на Escherichia coli (E. coli) и ги поставят в изкуствена среда, където глюкозата е единственият хранителен източник. В допълнение, цитратът присъства в разтвора, но Е. coli не може да се храни с него.
Дванадесет популации на бактерии E. coli, които са наблюдавани от учените от 30 години. Снимка: Брайън Баер и Неержа Хаела.
За тридесет години (повече от 68 хиляди поколения Escherichia coli са се променили) бактериите във всички популации са се разраснали и са се научили да усвояват по-добре хранителни вещества, включително цитрат. Мутациите, които позволяват на E. coli да се адаптира към тяхната среда, бяха различни при всички популации, но те се случиха в едни и същи гени - всяка бактериална общност се опита да намери свой собствен път в еволюцията.
По-силни зъби, по-големи глави
Понякога сложните организми се адаптират към условията на околната среда не от хилядолетия, а много по-бързо. Например, стеновият гущер Podarcis sicula, живеещ на един от островите в Адриатическо море, е променил размера, формата на главата и структурата на храносмилателния тракт само за 36 години, въпреки че генетично те все още са неразличими от роднините, живеещи на друго място.
През 1971 г. изследователите транспортирали пет двойки възрастни от сикулата Podarcis от остров Под Копище до съседната Под Маркару. Условията на новото място приличаха на обичайното местообитание, но на практика нямаше сухоземни хищници и след тридесет години влечугите, които са се разпространили из целия остров, се различават външно от своите роднини на Под Копист.
Стеновият гущер (Podarcis siculus), когато се премества на остров Под Маркару, се променя на външен вид: става по-голям, задните крайници се съкращават и илеоцекална клапа Kurt W. Becker / Lucertola campestre се появява кактус в стомашно-чревния тракт.
Заселените гущери се увеличават по размер, започват да текат по-бавно (задните им крайници са съкратени), главите им изглеждат по-масивни, а зъбите им са по-силни, защото на Pod Markaru трябвало да се хранят главно с жилави и влакнести растения, а не от насекоми, както преди. Поради промените в диетата на животните, в стомашно-чревния тракт се появи и нова структура - илеоцекалната клапа, която образува вид ферментационни камери в червата, в които микробите разграждат трудно усвоими парчета растителна храна.
Островният живот те прави по-умен
Като цяло островните животни като правило представляват по-голям интерес за учените, отколкото техните континентални братовчеди - на островите еволюцията е по-бърза. Големите животни, веднъж в изолация, стават по-малки, малките, напротив, стават огромни, а понякога и за много кратко време.
Животът на островите понякога дава доста неочаквани предимства. Както установи международна група учени, след анализиране на данни за размера на мозъка на единадесет и половина хиляди птици, принадлежащи към видовете от 1931 г., мозъкът на островните птици е по-голям от този на континенталните роднини и това е резултат от еволюцията.
Новият каледонски гарван прави "валута" за автомата. Снимка: Jelbert et al. / Научни доклади 2018г.
Условията на живот на островите са по-малко предвидими и ако ситуацията се влоши, е по-трудно да се премести на друго място, отколкото на континента. Следователно голям мозък, способен на по-сложно адаптивно поведение, е еволюционно предимство. Тези констатации подкрепят наблюденията на новокаледонския гарван (Corvus moneduloides), който е в състояние да използва инструменти и да ги пресъздаде от паметта, и финишът на дърво дърво (Camarhynchus pallidus), който може да използва инструменти и дори да ги обработва.
Мишки, които не могат да бъдат отровени
Неблагоприятните условия на живот принуждават континенталните животни да се развиват бързо. Това се случи с обикновените домашни мишки. От 50-те години на миналия век те са били отровени с отрова варфарин - някои индивиди, устойчиви на този пестицид, са открити още през 1964 г., а до 2011 г. учените описват популация от домашни мишки (Mus musculus domesticus), върху която варфаринът изобщо не работи.
Такава бърза адаптация (60-70 години не е нищо по еволюционните стандарти) се дължи на невероятно бързото възпроизвеждане на тези гризачи. Както посочват германските изследователи, резистентността към отровата е резултат от мутация в гена vkorc1, който присъства в геномите на всички бозайници и е отговорен за работата на витамин К.
Постоянните опити на човек да унищожи определени вредители и паразити, като правило, отиват настрани. Именно желанието да се победят смъртоносните инфекции доведе до появата на устойчиви на антибиотици супербуни, а желанието за защита на растенията от насекоми доведе до разпространението на устойчиви на пестициди животни. През изминалия половин век са регистрирани повече от два и половина случая на адаптация на насекоми вредители към различни отрови.
Алфия Еникеева