Kaip greitai vyksta evoliucija? Štai ką sako naujausi tyrimai

Pirmiausia apibrėžkime evoliuciją – t. y. procesą, kurio metu laikui bėgant palaipsniui keičiasi rūšies genai arba fizinė išvaizda. Evoliucijos varomoji jėga yra natūralioji atranka, kurios metu išgyvena ir dauginasi naudingesnes savybes turintys individai, perduodami šias savybes kitai kartai. Per daugelį kartų tai vadinama adaptyviąja evoliucija.

Kartu natūralioji atranka ir adaptyvioji evoliucija leidžia „rūšiai sekti aplinkos pokyčius“, sako Prancūzijos nacionalinio mokslinių tyrimų centro ir La Rošelio universiteto evoliucinės biologijos specialistas Timothée Bonnetas.

Garsusis Ch. Darwino kikilių Galapagų salose pavyzdys: per kelis dešimtmečius skirtingos rūšys išvystė skirtingas snapų formas ir dydžius, kad galėtų specializuotis maitintis skirtingų rūšių riešutais ir vabzdžiais.

Dar yra trečias komponentas – rūšių susidarymas. Tai yra, kai laikui bėgant viena rūšis išsiskiria į dvi skirtingas rūšis. T. Bonnetas sako, kad tai vyksta daug lėčiau nei adaptyvioji evoliucija.

XX a. pradžioje ir viduryje mokslininkai suprato, kad evoliucija gali vykti daug greičiau, nei Ch. Darwinas kada nors manė, ir pasinaudodami natūralios atrankos teorija vos per septynerius metus pasėtus augalus padarė skanesniais, o šunis prijaukino vos per kelias kartas. „Mes privertėme evoliuciją įvykti, – teigia T. Bonnetas. – Ir pamatėme, kad pokyčiai, vykstantys tokiu kelių kartų mastu, (gali) būti gana dramatiški.“

Ši dirbtinė atranka paspartino evoliuciją – tačiau kaip greitai šis procesas gali vykti natūraliai?

Kad tai išsiaiškintų, T. Bonnetas ir tarptautinė tyrėjų komanda išanalizavo dešimtmečius kauptus 19 paukščių ir žinduolių rūšių genetinius duomenis. Jie nustatė, kad adaptyviosios evoliucijos greitis buvo nuo dviejų iki keturių kartų didesnis nei ankstesniais skaičiavimais. Tiksliau, kiekviena karta visiškai stabiliomis sąlygomis vidutiniškai 18,5 proc. padidino savo išgyvenamumą ir reprodukciją.

Tai reiškia, kad jei išgyvenamumas ir dauginimasis sumažėtų trečdaliu, adaptyvioji evoliucija padėtų populiacijai atsigauti per tris-septynias kartas. Per 20 metų, t. y. tris kartas, snieginiai avinai (Ovis canadensis) išvystė 2 cm trumpesnius ragus nei anksčiau – nes medžiotojai taikėsi į didesnius ragus turinčius avinus. Snieginiai pelėnai (Chionomys nivalis) per 10 metų, t. y. aštuonias kartas, sumažėjo 3 gramais – tikriausiai dėl sniego kiekio pokyčių.

Tačiau gamtoje sąlygos niekada nebūna stabilios.

„Populiacijos prisitaiko, bet nežinome, prie ko jos prisitaiko“, – sako T. Bonnetas. Jis aiškina, kad aplinkos pokyčiai, konkurencija, ligos ir žmonės gali paskatinti greitą evoliuciją. „Evoliucija yra tam, kad stabilizuotų arba bent šiek tiek sušvelnintų aplinkoje vykstančius pokyčius“, – teigia jis.

Pasak mokslininko, klimato kaita yra dar vienas svarbus adaptyviosios evoliucijos veiksnys, tačiau mokslininkai nėra tikri, ar populiacijos spės su ja susidoroti. Keičiantis temperatūrai, oro sąlygoms ir kylant jūros lygiui, kai kurios rūšys reagavo persikeldamos į vėsesnes vietas arba prisitaikydamos prie druskingesnių sąlygų. Vis dėlto aplinka gali blogėti greičiau, nei evoliucija gali veikti, įspėja tyrėjas.

„Evoliucija vyksta visada“, – sako Džordžijos technologijos instituto (JAV) evoliucijos biologas Jamesas Stroudas.

Jei natūralioji atranka yra stipri, tada „kodėl viskas neevoliucionuoja greitai visą laiką?“ J. Stroudas toks dalykas stebino, todėl pradėjo darytis tyrimus šia tema. Jis su kolegomis nustatė, kad atogrąžų driežų natūralioji atranka trumpuoju laikotarpiu (kartos ar metai) buvo labai dinamiška, tačiau ilgesniuoju laikotarpiu (milijonai metų) ji išnykdavo – dėl to beveik neįvyko jokių pokyčių.

Kaip mokslininkai apskritai matuoja evoliucijos greitį? Mičigano universiteto paleontologas Philipas Gingerichas sukūrė vieną iš metodų, pasitelkęs matavimo vienetą, pavadintą darvinu. Jis nustatė, kad evoliucija vyksta lėtai per ilgą laiką ir greitai per trumpesnį.

„Evoliucijos tempai gali būti fantastiškai greiti dėl nuolatinės aplinkos kaitos“, – teigia Bristolio universiteto (JK) stuburinių paleontologas Michaelas Bentonas. Tačiau „kuo trumpesnė laiko skalė, tuo spartesnis tempas – ir tai jau po to, kai pakoreguojamas laikas“, sako jis.

J. Stroudas ir jo kolegos iš Majamio universiteto dabar naudoja nevietines žaliąsias iguanas kaip greitos evoliucijos pavyzdį. Yra žinoma, kad šie prie šiltųjų kraštų prisitaikę driežai per retai pasitaikančias Majamio šalčio bangas sušąla ir nukrenta nuo medžių.

„Pastebėjome, kad kai kurie jų žūsta – bet kai kurie išgyvena, o tie, kurie išgyvena, iš tikrųjų gali ištverti žemesnę temperatūrą nei tie, kuriuos matavome anksčiau, – pasakoja tyrėjas. – Taigi, tai rodo, kad gali vykti evoliucija.“

Kai kurių užuominų yra ir iškastinėse fosilijose. Triaso periode (prieš 251,9–201,3 mln. metų), po permo išnykimo, dideli jūriniai ropliai, vadinami ichtiozaurais, per mažiau nei 3 mln. metų (greičiau nei banginiai) tapo milžiniški – nes tapo didžiausiais vandenyno plėšrūnais.

M. Bentonas sako, kad tokie veiksniai kaip prisitaikymas prie naujų sąlygų, naujų nišų užpildymas, plėšrūnų vengimas ir konkurencija su kitais gyvūnais dažnai padidina gyvūno evoliucijos greitį.

„Galbūt atsakymas yra toks, kad viskas gali beprotiškai greitai evoliucionuoti, jei to reikia“, – apibendrina jis.