https://frosthead.com

Еволуција у црно-белом

Убрзо након што је 1909. завршио свој други мандат председника, Тедди Роосевелт је под окриљем Смитхсониан Институције извео једногодишњи лов на сафари у Африци. Многи од Роосевелтових трофеја завршили су као експонати у Смитхсониан-у и Америчком музеју природне историје у Нев Иорку. Роосевелт-ова искуства са сафаријем из књиге Афрички трагови игре (1910.) пружила су му снажна мишљења о томе како се животиње мешају или не мешају са околином:

„Црно и бело су уочљиве боје у природи (а ипак их носе бројна створења која су успела добро у борби за живот); али готово било која нијанса ... прилично се добро слаже са барем неким пејзажима, и у само неколико случајева међу већим сисарима, и готово у свим случајевима међу онима који често отварају равнице, постоји ли најмањи разлог за претпоставку да створење стекне било какав имати користи од било чега што се назива "заштитна боја".

Роосевелт се из два разлога подсмевао схватању заштитне вредности обојења. Прво, ванредни ловац на коњу имао је малих потешкоћа да уочи, лови и пакује велику дивљач; његова ловачка партија устријелила је више од 500 сисара. Јасно да их животињске боје нису заштитиле од њега . И друго, док су у то време научници (и Роосевелт) широко прихватали чињеницу еволуције, Дарвиново објашњење примарне улоге природне селекције као механизма еволуције није било. Природна селекција није јој била наклоњена, посебно у погледу обојења животиња. Многи су природословци 1890-их критиковали дарвинистичка објашњења о обојености као потпуно недостајућих доказа и понудили друга објашњења. На пример, неки су сугерисали да је обојење директно узроковано спољашњим факторима, попут климе, светлости или исхране.

Ове алтернативне идеје убрзо су поништене појавом науке о генетици и демонстрацијом експеримената узгоја (попут оних које је првобитно водио Грегор Мендел) да је обојење наследно својство биљака и животиња. Али до протеклих неколико година нисмо знали како гени одређују обојење животиња нити како варијације гена утичу на промену обојења у природи. Ново разумевање начина на који се праве животињске боје, посебно једноставни црно-бели обрасци и теренске студије о користима и недостацима колорних шема на различитим стаништима, сада пружају неке од најбољих примера природног одабира и еволуције.

Једна од најраспрострањенијих појава у животињском царству је појава тамно пигментираних сорти унутар врста. Све врсте мољаца, буба, лептира, змија, гуштера и птица имају облике који су потпуно или углавном црни. Можда су најпознатије тамно велике мачке, попут црног леопарда и црног јагуара. Ове прелепе животиње често су у зоолошким вртовима приказане као радозналост, али се и оне у дивљини појављују у значајном броју.

Сви ови такозвани „меланински“ облици резултат су повећане производње пигмента меланина у кожи, крзну, љускама или перју. Меланска пигментација може послужити у многим улогама. Меланин штити нас и остале животиње од ултраљубичастих зрака сунца; може помоћи животињама у хладнијој клими или већој надморској висини да брже загреју своје тело, а супротно Роосевелтовом скептицизму у погледу заштитне обојења, црни пигмент скрива неке животиње од грабежљиваца.

На пример, у пустињама на југозападу Сједињених Држава постоје изданци веома тамних стена које су произвели токови лаве у последња два милиона година. Међу тим стијенама живи и џепни миш, који се јавља у тамно црној и светлој, пешчаној боји. Природњаци 1930-их приметили су да су мишеви пронађени на стијенама лаве обично мелански, док су они на околним песковитим гранитним стијенама обично светлих боја. Чини се да је ово подударање боје између крзна и позадине станишта прилагођавање предаторима, посебно совама. Мишеви који се уклапају у боју са околином имају предност у преживљавању у односу на неусклађене мишеве у сваком од два станишта.

Роцк џеп миш долази у две боје, тамној и светлој. Тамни се добро стапају са стијенама лаве (горња десна), а светли се камуфлирају на пешчењак (горња лева). Смештени у "погрешно" окружење, мишеви су предаторе лако уочити. (Др Мицхаел Нацхман) Црни јагуари, попут младунца са леве стране, имају мутацију због које производе више пигмента меланина него пегави јагуари. (Даниел Карманн / дпа / Цорбис) Неки гуштерасти гуштери (ови су из рода Аспидосцелис) тамнији су него обично захваљујући мутацији сличној оној коју налазимо у тамним јагуарима или црним овцама. (Др Ерица Брее Росенблум) Мањи уши гуштера долазе у две боје, зависно од верзије која наслеђује ген који утиче на производњу меланина. (Др Ерица Брее Росенблум) Гуштери рода Сцелопороус долазе у разним бојама, дијелом у зависности од верзије коју садрже меланин ген. (Др Ерица Брее Росенблум) Станиште роцк џепова мишева долази у две боје: тамна лава стијена и светли пешчењак. (Др Мицхаел Нацхман) Тамо где мишеви из џепних камена живе у тамној стијени лаве, већа је вероватноћа да ће имати мутације због којих производе више меланина и имају длаку тамне боје. (Др Мицхаел Нацхман)

Недавно су Мицхаел Нацхман и његови сарадници на Универзитету у Аризони започели детаљна теренска и генетичка испитивања камених џепова. Открили су да се мишеви крижају са мишевима са других станишта и мигрирају између типова стијена. Мишеви су очигледно једна врста, а не две. Па, шта крзно чини црним или светлим? Само неколико разлика у коду једног гена. Ова једноставна основа наследства значи да се порекло црних мишева од родитеља светлих боја десило у само једном или веома малом броју мутацијских корака. Али за мишеве који су нападали претходно ванземаљско станиште црних стијена лаве, ти мали генетски кораци били су огроман скок у смислу еволуције. Нацхман и Хопи Хоекстра (сада на Универзитету Харвард) проценили су да тамни мишеви имају око 60 процената или веће предности у односу на светлосне мишеве на тамним стијенама лаве. Другим речима, боја крзна код ове врсте је очигледно под врло јаком природном селекцијом.

Ген укључен у настанак меланизма код мишева са џепним стенама назива се рецептор меланокортина 1, или МЦ1Р или кратак. То није баш интересантан податак, све док вам не кажем да су меланицни облици јагуара, снежних гусака, арктичке лисице, вилинске олупине, банаки, тамарини златног лава, арктичка скуа, две врсте гуштера и домаћих крава, оваца а кокошке су изазване мутацијама у истом том гену. У неких врста су се потпуно појавиле исте исте мутације у поређењу са њиховим тамним облицима. Ова открића откривају да еволуција меланизма није нека невероватно ретка несрећа, већ уобичајени, поновљиви процес. Еволуција се може и стварно понавља.

Меланизам није само питање прикривања. Мање сњежне гуске се такође јављају у два облика, белом и меланицном „плавом“ облику. У ове врсте, склоност парења појединаца следи шему боја родитеља. Очигледно је да младе птице уче родитељску боју и бирају колеге по породичним линијама - птице из плавих породица више воле плаве парове, а птице из белих породица више воле беле парове. Преференције парења међу арктичким скуама имају додатни завој, јер женке углавном воле тамније мужјаке. Обе ове врсте птица развијају се сексуалним одабиром, процес који је Дарвин такође први описао, у којем су фаворизоване особине које су повољне у игри парења. Будући да сексуални избор има тако снажан утицај на успех парења, то је у природи врло јак облик одабира.

Други уобичајени облик обојења животиња је недостатак пигментације или албинизма. Ово се стање често примећује код природних популација пећинских животиња, укључујући рибе, ракове, инсекте, пауке и друге врсте. Сматра се да уобичајена појава албинизма код пећинских животиња представља преокрет еволуције под природном селекцијом. То јест, с мало или нимало светлости, природни или сексуални одабир на пигментној боји и узорку је опуштен. Мутације које укидају пигментацију и које би углавном биле штетне за животиње на другим стаништима, толеришу се у тами ових пећина.

Чини се да и албинизам има једноставну генетску основу која омогућава „лако“ развијање. Недавно су Мередитх Протас и Цлифф Табин на Харвард Медицал Сцхоол, Билл Јеффери са Универзитета у Мариланду, и њихови сарадници прецизирали генетску основу албинизма у мексичкој слијепој пећинској риби. Ове албино рибе налазе се у око 30 пећина у области Сиерра де Ел Абра на североистоку Мексика. Свака популација потиче из пигментираног, потпуно виђеног облика површине или реке. Истраживачи су истраживали генетску основу албинизма у популацијама из пећина Пацхона и Молиноа и открили су да је албинизам у свакој популацији проузрокован мутацијама истог гена пигментације, али различитим специфичним мутацијама у сваком случају. И овде се у овим рибама еволуција два пута поновила у пореклу исте особине. Надаље, специфични ген мутиран у ове рибе такође је исти ген одговоран за албинизам код људи, свиња, мишева и других врста риба.

Природне историје камених џепова и морске пећине јасно показују како су се животиње прилагодиле новом окружењу; без обзира колико су та станишта некада била њиховим прецима. Ове опскурне животиње пружиле су и конкретне везе између специфичних гена, природне селекције и еволуције у природи које биолози дуго траже. Иако нису тако величанствене као дивљачи афричке саване, ове животиње илуструју веће лекције које би Роосевелт ценио и можда чак оправдао свој властити, иако мали, трофејни случај за приказивање сталног напретка у разумевању како еволуција делује.

Аутор Био:
Сеан Б. Царролл еволутивни је биолог са Универзитета у Висконсину. Његова нова књига, Изузетна створења: Епске авантуре у потрази за пореклом врста (Хоугхтон Миффлин Харцоурт), кронише искуства и открића неустрашивих природњака који су развијали и унапређивали теорију еволуције.

Еволуција у црно-белом