Evoliucijos variklio išskyrimas | Pastangos

Emily Harmon holds a net under a dock at Jordan Lake

Emily Hormone, Biologijos katedros doktorantė, ištraukia planktoną iš vandens, surinkdama mikroskopinius padarus, vadinamus rotiferiais, po žvejybos doku Jordano ežere, Chapel Hill. (Nuotrauka Andrew Russell)

2022 m. sausio 13 d

Kai galvojame apie evoliuciją, įsivaizduojame, kad Charleso Darwino Galلاpagos kikiliai, jų snapai yra ilgesni arba galingesni už tūkstančius rasių, kad sumažintų konkurenciją įvaldžius vieną maisto šaltinį. Pokyčiai, geresnis išgyvenimas ir paveldimumas skatina lėtą procesą.

Šiandien gyvūnams nuo koralų iki paukščių nereikia šimtmečių prisitaikyti prie greitai besikeičiančios aplinkos. Vienas iš būdų išvengti klimato kaitos gali būti poveikis, kurį neseniai parašė dauguma evoliucinių biologų.

Gyvūnų formos ar elgesio keitimas reaguojant į klimato kaitą jų pačių gyvenime vadinamas plastiškumu – procesu, kurį Emily Hormone asmeniškai eksperimentavo tirdama COVID-19 epidemijas.

Būdamas UNC-Chapel Hill biologijos mokslų daktaro studentu, Hormone tiria, kaip tėvų aplinka ir forma veikia jų vaiko elgesį ir išvaizdą. Pavyzdžiui, perpildytas augalas turi palikuonių su amarų sparnais, kad galėtų skristi pas naujus augalus.

„Kažkada buvo manoma, kad ši tėvų įtaka yra problema arba kažkas, ką reikėjo kontroliuoti savo patirtimi“, – sako Harmon. Dešimtajame dešimtmetyje supratome, kad tai taip pat vaidina tam tikrą vaidmenį, pavyzdžiui, kaip formuojasi nauji bruožai, kaip formuojasi fenotipai ir ką tai reiškia evoliucijai.

Surasti dujų siurblį

2019 m. Hormonas pradėjo savo tyrimus Amerikos gamtos istorijos muziejaus Pietvakarių tyrimų stotyje Chericahua kalnuose netoli Meksikos sienos. Jis surinko Speedfoot Todds, gyvenančius dykumų ir kalnų santakoje JAV pietvakariuose. Kraštovaizdis yra oranžinių, nederlingų uolų ir žalių ąžuolų, kadagių ir pušynų mišinys.

Maždaug prieš 40 metų biologai išsiaiškino, kad greitapėdžiams buožgalviams augant jų mityba lemia jų išvaizdą. Jie auga tai, ką valgo, detrituose ir augaluose, kurie laikomi vidutiniškai žaliavalgiais buožgalviais. Tie, kurie minta smulkiais vandens gyvūnais, pavyzdžiui, krabais, atrodo kitaip.

“Jie tapo dideliais jautienos valgytojais, – sako Harmonas. – Jie turi didelius žandikaulio raumenis.” Jie turi aštrias burnos dalis ir dažniau valgo vienas kitą.

Smėlyje sėdinti varlė

Šiaurės Amerikos greitapėdės rupūžės aptinkamos nuo pietų Meksikos iki Kanados. Dauguma gyvena nederlingose ​​ir pusiau sausose buveinėse, tokiose kaip dykumos, pievos ir lapuočių miškai. (Nuotrauka Andrew Russell)

Prieš dešimt metų biologai pastebėjo, kad motinos savybės taip pat turėjo įtakos tai, ar buožgalviams buvo skirta didelė burna, kuri dažnai ėsdavo jos brolius ir seseris. Kuo vyresnė motina, tuo didesnė tikimybė, kad ji įvykdys genocidą. Kai Harmon pradėjo studijuoti doktorantūroje, ji norėjo sužinoti, iš kur kyla aplinkos įtaka ir kur prasideda tėvų įtaka. Ji taip pat norėjo sužinoti, kaip Tedpole’as tapo „buffy“, jei tai nenulėmė vien jo genai ir mityba.

„Mes daugiausia dėmesio skyrėme kiaušiniui kaip elementui, kuris palikuonims perduoda daugiau informacijos nei tik genetinė informacija“, – sako Harmonas.

Hipotezės svyravo nuo baltymų mutacijų iki simbiotinių bakterijų ir palikuonių, kurie patenka į kiaušinį, susidarymo.

Rupūžės yra idealus padaras tirti tėvų poveikį, nes jie neaugina savo vaikų. Priešingu atveju kokybės gerinimas bus dar vienas kintamasis, į kurį reikia atsižvelgti atliekant eksperimentą. Hormonas 2020 metais planuoja keliauti į Speedfoot Todd populiaciją Arizonoje ir Naujojoje Meksikoje, kad pamatytų, kaip gamtoje atrodo motinos, kiaušinėliai ir buožgalviai.

Tada užklupo COVID-19 ir tyrimų stotis uždaryta. Nors ji galėjo rinkti hormonines rupūžes, eksperimentuoti negalėjo, todėl atkreipė dėmesį į kitą rūšį.

Greitintuvo paieška

Hormonas nuo tada nukeliavo į kelis ežerus ir tvenkinius netoli Chapel Hill, kad surinktų mikroskopinių būtybių, vadinamų rotiferiais. Kaip ir buožgalviai, jie visi yra plėšrūnai – detritai, dumbliai ir smulkūs vandens gyvūnai. Tačiau specialus rotiferis, vadinamas Asplanchna, skiriasi iš kartos į kartą, priklausomai nuo tėvų mitybos.

Vienu mažiausių gyvų būtybių žemėje laikomus rotiferius galima pamatyti tik pro mikroskopą. (Nuotrauka suteikta Wikimedia Commons)

Mikroskopinių vandens būtybių pasaulyje raktas į išlikimą yra pakankamai didžiulis, kad tilptų kito pagal dydį gyvūno burnoje. Jei Rotifer valgys daugiau vitamino E nei žalieji dumbliai, jos palikuonys pasens, o jų kūnas taps elastingas, todėl jie taps platesni. Jei ši antroji karta suvartoja pakankamai vitamino E, jos palikuonių bus nuo penkių iki 10 kartų daugiau nei pirminės patelės. Kaip ir Speedfoot Todd Tedpoles, trečioji karta yra mėsėdžiai ir dažnai brangūs.

Hormonas renka blužnį iš skirtingų vietų, kad palygintų, kaip skirtingos gentys yra atsakingos už vitaminą E. Šiuo palyginimu ji tikisi parodyti, kaip rasinė plastika veikia rasių išlikimą klimato kaitos akivaizdoje. Ši koncepcija užima daug laiko. Jei populiacijos gyvūnai gali greitai prisitaikyti prie klimato kaitos, kad išgyventų daugelį kartų, prireikia laiko, kad rūšis prisitaikytų ir išsivystytų į geresnę aplinką naujai aplinkai.

Tyrėjai tai pastebėjo paukščiuose. Didelio plastiškumo rūšys išlieka nepaisant įtemptų sąlygų.

Hormonas atlieka pirmąjį eksperimentinį pirkimo laiko prielaidos testą. Rotiferiai yra puikus objektas, nes jie greitai gyvena, kelias linijas lengva išlaikyti, o mokslininkai gali sukurti jiems naują aplinką reaguoti mažame stiklainyje.

Šiuo metu kartu su Rotifer tyrinėtoju Teksase Hormone dirba su įvairių tvenkinių protėviais, kad sukurtų Esplanchna kolonijas. Kiekviena kolonija turės daug vitamino E. Jis dokumentuos, kiek mėsėdžių palikuonių sukuria kiekviena kolonija, kad būtų nustatytas jos plastiškumas. Tada ji supažindins kolonijas su klimato kaita, kad sužinotų, ar plastiškesni žmonės gali išgyventi geriau.

Emily Hormone meta tinklą virš Jordano ežero.

Rotiferių galima rasti visame pasaulyje, todėl hormonai gali lengvai rasti ir surinkti įvairius Chapel Hill ežerus ir tvenkinius. (Nuotrauka Andrew Russell)

Hormonų tyrimai gali padėti nustatyti, ar genetinė plastika gali padėti rūšiai išgyventi daugelį kartų ir galiausiai vystytis. Jei taip, saugumo strategija gali pasikeisti. Dažnai gamtosaugininkai bando į rūšį įtraukti naują genetinę medžiagą, kad padidintų mutacijas ir padidintų prisitaikymą. Kai kurioms rūšims gali būti naudinga pabandyti skatinti plastiškumą.

„Be to, rūšys gali būti iš anksto paveiktos stresą sukeliančioje aplinkoje, kad jos galėtų sukurti plastinę reakciją, kuri gali būti perduodama iš kartos į kartą“, – sako Hormone.

Iki šiol tai veikė hormonus, kuriems, kaip ir daugumai mūsų, epidemija buvo varginanti, bet naudinga prisitaikymui. Jai patinka naujas Rotifers projektas ir ji mato daug potencialo.

Ji sako: „Kai tapo aišku, kad dirbti su „SpeedFootTods“ bus neįmanoma, galėjau atsitraukti, išsiaiškinti, kokie klausimai mane iš tikrųjų domina, ir pasirinkome tinkamiausią studijų sistemą“, – sako ji. „Jei tai pavyktų, būčiau ne tik prisidėjęs prie „SpeedFoot“ sistemos, bet ir būčiau pradėjęs atlikti savo vaidmenį šioje srityje.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *