Wiederholt sich die (Natur-)Geschichte?

Die schwindelerregende Vielfalt biologischer Lebensformen, die wir heute sehen, ist das Ergebnis natürlicher Selektion und Evolution, aber was bedeutet das? Natürliche Selektion ist der Prozess, bei dem die Umwelt bestimmte Merkmale gegenüber anderen bevorzugt, und die Selektion über längere Zeiträume führt zur Evolution.

Wenn wir die gleiche Umgebung und die gleiche Gruppe von Organismen hätten, würde die natürliche Selektion zu den gleichen evolutionären Ergebnissen führen? Indem wir untersuchen, was natürliche Auslese genau ist, und einen Blick auf das Naturexperiment Inseln werfen, können wir der Beantwortung dieser Fragen ein Stück näher kommen.

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Wie beeinflusst die Umwelt die Evolution?

Viele von uns haben den Begriff „natürliche Auslese“, aber was bedeutet das eigentlich?

Es impliziert eine Art aktive Entscheidung zugunsten der Umwelt oder der Natur, aber vieles davon ist nebensächlich, und noch mehr ist zufällig.

Kein Organismus entwickelt sich zu etwas tun. Jede Population ist ein Durcheinander von Merkmalen, und jedes Merkmal wird durch eine Reihe von Genen kodiert. Einige Eigenschaften sind günstig, andere nicht. Wenn ein Merkmal es einem Organismus ermöglicht, in einer Umgebung nur ein bisschen besser zu überleben, reproduzieren sie sich eher und verbreiten sich daher Gene dieses spezifischen Merkmals.

Im Laufe der Zeit häufen sich diese Veränderungen, wodurch Organismen unterschiedlich aussehen und sich unterschiedlich verhalten oder sogar verschiedene Arten bilden.

Störende Auswahl begünstigt zwei Extreme in einer Population: lang und kurz. Im Laufe der Zeit haben die Zwischenprodukte mittlerer Länge weniger Gelegenheit, ihre Gene zu verbreiten, und nehmen daher an Häufigkeit ab. Stabilisierende Selektion ist das Gegenteil, wo Extreme von der Umwelt nicht begünstigt werden.

Richtungsauswahl ist, wenn ein Extrem einer Verteilung von Merkmalen bevorzugt wird, entweder lang oder kurz, und die gesamte Bevölkerung in diese Richtung drängt.

Beeinflusst die natürliche Selektion die Evolution?

Wir müssen zwei wichtige Dinge im Hinterkopf behalten, wenn wir die natürliche Auslese betrachten.

Das erste ist genetische Drift.

Freak-Events sind in der Natur weit verbreitet. Vulkane, Erdbeben und Überschwemmungen töten routinemäßig wahllos Mitglieder einer Bevölkerung. Diese nennt man „Engpässe,” wo die Katastrophe die Bevölkerungszahlen stark reduziert. Die verbleibenden Mitglieder der Population haben nur noch so viele Gene unter sich, dass der Population nach einem Engpass sehr wohl die Gene fehlen können, die sonst günstig gewesen wären.

Gendrift findet nach einem Engpassereignis statt, was zu einem Verlust der Gesamtzahl von Genen in a führt Gen Schwimmbad.

Auch hier kann die natürliche Auslese nur auf das einwirken, was existiert.

Bildbeschreibung: Das Bild zeigt ein Foto von Gendrift, bei dem eine große Anzahl der braunen Käfer plötzlich getötet werden. Die Generation nach dem Engpassereignis (die Zeichnung im vierten Teil ganz rechts) hätte eine viel höhere Anzahl roter Insekten als schwarze Insekten. Dieses Bild würden wir brauchen.

Die zweite wichtige Idee, an die wir uns erinnern sollten, ist, dass nicht alle Merkmale, die wir sehen, ein Ergebnis von Selektionen sind. Viele Merkmale haben überhaupt keinen Einfluss auf die Fitness eines bestimmten Organismus und werden zusammen mit denen vererbt, die dies tun. Eine wegweisende Arbeit mit dem Titel „Die Zwickel von San Marco“ kritisierte die Idee, dass alles ein Ergebnis der Anpassung ist.

In ähnlicher Weise sind viele Merkmale Zwickel. Das bedeutet, dass sie zufällig sind … vielleicht schön, aber letztendlich zufällig.

Bisher haben wir uns nur angesehen, was die natürliche Selektion zwischen der Umwelt und einer Art bedeutet, aber Arten interagieren auch miteinander. Es herrscht ein harter Wettbewerb um Ressourcen, und jeder Organismus benötigt unterschiedliche Inputs. Dies führt zu der Idee der „Nischen“.

Ein ganzes Ökosystem ist mit unzähligen Nischen oder Gelegenheiten gefüllt, die eine Art oder eine Gruppe von Arten besetzen kann. Die Idee, Nischen zu füllen, wird als adaptive Radiation bezeichnet.

Wenn wir ein festgelegtes Ökosystem mit einer festgelegten Anzahl von Nischen haben, werden diese dann alle auf die gleiche Weise besetzt? Stellen Sie sich ein riesiges Evolutionsexperiment mit Tausenden von identischen Umgebungen und denselben Ausgangsorganismen vor. Würden sie sich alle gleich entwickeln, nur weil die Umgebung gleich ist? Oder übernehmen Zufall und Drift die Oberhand und treiben jedes System in eine andere Richtung? Ist unser evolutionäres Schicksal und das Schicksal aller Arten um uns herum bereits durch die Umgebung, in der wir uns befinden, vorbestimmt?

Die Eidechse, die Insel und der Ökomorph

Inseln bieten uns einen Ersatz für solch ein gigantisches Evolutionsexperiment. Jede Insel innerhalb einer bestimmten Region ist fast wie ein eigenständiges, separates und identisches Experiment. Die Untersuchung des Lebens auf jeder Insel gibt uns Hinweise darauf, ob das Ergebnis der Evolution immer dasselbe ist.

Unser Experiment beginnt auf den vier Inseln der Großen Antillen: Jamaika, Puerto Rico, Hispaniola und Kuba. Anolis Eidechsen sind eine Gattung von Dutzenden von Eidechsen, die eine Vielzahl von Ökosystemen besetzen. Die Forscher untersuchten 55 Eidechsen auf diesen vier Inseln. Durch die Untersuchung der Lebensräume, die diese Eidechsen besetzen, und der Ökosysteme selbst, klassifizierten sie 6 Ökomorphe von Eidechsen:

1. Kronen-Riesenechsen, die in den Baumkronen leben
2. Grasbusch-Eidechsen
3. Stammbewohnende Eidechsen
4. Eidechsen zwischen dem Stamm und der Krone der Bäume
5. Eidechsen zwischen Stamm und Boden
6. Eidechsen bewohnen Zweige und Äste

Ein Ökomorph ist eine „Art mit dem gleichen strukturellen Lebensraum/der gleichen Nische, ähnlich in Morphologie und Verhalten, aber nicht unbedingt phyletisch ähnlich“, wie es 1972 von Ernest Edward Williams definiert wurde.

Stellen Sie sich vor, es gibt 6 potenzielle Nischen für eine Gattung von Eidechsen, die auf jeder Insel gefüllt werden können. Wenn Sie sie Millionen von Jahren allein lassen würden, würde sich dann dieselbe Art bilden? Oder würden sie sich zuerst in 6 Gruppen aufteilen und dann jede Insel überqueren?

Obwohl alle Eidechsen auf jeder Insel denselben gemeinsamen Vorfahren hatten, geschah etwas wirklich Unglaubliches. Jede Insel entwickelte genau dieselben Gruppierungen von Eidechsen, die fein säuberlich in dieselben sechs Gruppen unterteilt waren. Interessanterweise waren Grasbusch-Eidechsen von zwei verschiedenen Inseln mehr ähnlich wie grasbusch- und stammbewohnende Eidechsen von derselben Insel.

Viermal wiederholte sich die Evolution. Viermal wurde dieselbe Geschichte erzählt, erzählt von der Umgebung … aber warum ist das passiert?

Die erste mögliche Erklärung ist, dass keine Fälle von Gendrift aufgetreten sind. Dies scheint der Fall zu sein, wie die genetische Analyse der Anolis Eidechsen schlugen vor, dass keiner von ihnen durch einen Engpass ging. Das bedeutet, dass die natürliche Selektion auf allen vier Inseln das gleiche Material hatte, auf das sie einwirken konnte.

Die nächste mögliche Erklärung ist, dass es für diese Eidechsen endliche morphologische Anpassungen gab. Dies bedeutet, dass es nur so viele Optionen für Körpertypen und Nischen gab, die diese Eidechsen besetzen konnten. Dies scheint jedoch nicht der Fall zu sein. Auf größeren Inseln mit Bergregionen Anolis Eidechsen mit völlig unterschiedlichen Ökomorphen und Morphologien entwickelten sich.

Fazit

Warum hat sich die Naturgeschichte wiederholt, wenn alles, was wir um uns herum sehen, eine erstaunliche Vielfalt an Lebensformen ist?

Was aufzutreten schien, war ein auffallender Mangel an Zufälligkeit, was in biologischen Systemen höchst ungewöhnlich ist. Jede Umgebung auf jeder der Inseln der Großen Antillen schien einen ähnlichen Druck auf ihre Eidechsen auszuüben. Es schien auch keine genetische Drift gegeben zu haben, so dass die natürliche Selektion jedes Mal auf dieselbe Sammlung von Genen einwirkte. Die Evolution kann auf scheinbar mysteriöse und unvorhersehbare Weise vorgehen, aber es ist möglich, dass der Algorithmus der natürlichen Selektion ohne genetische Drift und unter den gleichen Ausgangsbedingungen anscheinend zur gleichen Antwort gelangt. Naturgeschichte wiederholt sich … wenn die Bedingungen stimmen!

Vorgeschlagene Literatur