PRKernel

Доставчик на новини в реално време в България, който информира своите читатели за последните български новини, събития, информация, пътувания, България.

Зашеметяващ 30-годишен опит, който улавя еволюцията в реално време

Рак и вълнаРак и вълна

Два вида морски охлюви, Littorina saxatilis, адаптирани към различни среди. Екотипът на раците (вляво) е по-голям и предпазлив към хищници. Вълновият екотип (вдясно) е по-малък и има по-смело поведение. © Дейвид Кармелит

Клостернойбург, Австрия — Обикновено учените смятат, че еволюцията отнема безброй векове, за да доведе до големи промени във всеки вид. Ново проучване обаче показа, че този удивителен процес се развива в миг на око.

Екип от изследователи от Института за наука и технологии на Австрия (ISTA) и Норвежкия университет Nord наблюдава, че морските охлюви се развиват, за да приличат много на своите предци само за 30 години – част от времето в еволюционен план.

Историята започва през 1988 г., когато токсичен цъфтеж на водорасли унищожава популации от морски охлюви от малки скалисти издатини, известни като скери, на архипелага Кьостер близо до шведско-норвежката граница. Докато тази екологична катастрофа може да изглежда незначителна за мнозина, за морския еколог Кирстен Йохансон от университета в Гьотеборг тя представлява уникална възможност за изучаване на еволюцията в действие.

Четири години след цъфтежа на водораслите, през 1992 г., Йохансон решава да въведе отново охлювите на едно от тези вече празни пасища. И ето обратът: вместо да върнат същия тип охлюви, които са живели там преди, те въведоха напълно различна група от същия тип, Litorina saxatilis.

Тези морски охлюви, често срещани по бреговете на Северния Атлантически океан, са развили различни черти, за да отговарят на техните специфични среди. Двата основни вида са известни като „вълнови охлюви“ и „ракови охлюви“. Вълнови охлювикоито първоначално са обитавали скалисти скали, са били малки с тънки черупки, големи, заоблени отвори и смело поведение – адаптации, които са им помогнали да оцелеят в среда, разбивана от вълни. Ракови охлювиОт друга страна, те са по-големи, имат по-дебели черупки, по-малки отвори и по-предпазливо поведение – черти, които ги предпазват от хищници раци в по-спокойни води.

Експериментът на Йохансон включва въвеждането на охлюви раци в ски зона, която преди е била дом на охлюви с вълни. Въпросът беше: Как тези охлюви раци биха могли да се адаптират към новата си среда, изложена на вълни?

Резултатите са публикувани в списанието Напредък на науката Не беше нищо друго освен невероятно. Само след няколко поколения – охлювите се размножават веднъж или два пъти годишно – учените започнаха да виждат доказателства за адаптация. В течение на 30 години култивираните охлюви раци се развиха, за да приличат на вълновите охлюви, които обитавали скалите преди цъфтежа на водораслите.

„В хода на 30 години експерименти успяхме да предвидим точно как ще изглеждат охлювите и кои генетични региони ще бъдат включени“, казва Диего Гарсия Кастило, студент от ISTA. един от водещите автори на изследването. Съобщение за медиите.

Еволюция на охлюваЕволюция на охлюва
Snail Evolution in the Making Crab екотип охлюви (1992) са еволюирали, за да имат поразителна прилика с вълновите екотипове охлюви, открити върху лед. © ISTA, снимки от Кирстен Йохансон

Това, което прави това изследване особено завладяващо, е, че охлювите не са развили тези нови черти от нулата. Вместо това те се възползваха от генетичното разнообразие, което вече присъстваше в тяхната популация, макар и на ниски нива. Това съществуващо генетично разнообразие, съчетано с потенциален генен поток от съседни популации на вълнови охлюви, позволи бързо адаптиране към новата среда.

Последствията от това изследване се простират отвъд света на охлювите. В ерата на бързи промени в околната среда разбирането как видовете се адаптират бързо е от решаващо значение.

„Тази работа ни позволява да разгледаме по-отблизо повтарящата се еволюция и да предвидим как една популация би могла да развие черти, които са се развили отделно в миналото при подобни условия“, обяснява Гарсия-Кастило.

Аня-Мари Вестрам, изследовател в Nord University и съавтор на изследването, подчертава важността на генетичното разнообразие при адаптацията.

„Не всички видове имат достъп до големи генофонди и развиването на нови черти от нулата е много бавно, а нашата планета също е изправена пред сложни промени с периоди на екстремни метеорологични явления, бърза промяна на климата и замърсяване“, казва. Westram и нови паразити.

Тъй като нашата планета е изправена пред сложни промени, включително екстремни метеорологични явления, изменение на климата, замърсяване и нови паразити, способността на видовете да се адаптират бързо може да бъде ключова за тяхното оцеляване. Това изследване дава поглед върху начина, по който еволюцията работи в относително кратки срокове, предлагайки надежда за видовете, изправени пред бърза промяна на околната среда.

Днес броят на охлювите, открити на експерименталните склонове, се е увеличил до около 1000, демонстрирайки тяхната забележителна способност да се адаптират и да процъфтяват в нови условия. Тъй като продължаваме да се сблъскваме с екологични предизвикателства в глобален мащаб, уроците, научени от тези малки морски охлюви, биха могли да бъдат безценни за разбирането и може би за прогнозирането как видовете ще реагират на нашия променящ се свят.

Резюме на доклада

методология

В това проучване изследователите искаха да видят дали могат да предвидят как ще се появи група морски охлюви. Litorina saxatilisще се адаптират към новата среда. За да направят това, те преместиха охлювите от местообитание, доминирано от хищници раци, на място, където силните вълни оформят околната среда. Това се случи на шведския бряг, където малък скалист остров служи като място за тестване. Охлювите са били наблюдавани в продължение на 30 години, за да се проследи как техните физически характеристики (като размер и форма на черупката) и генетичният им състав са се променили.

Проучването се фокусира върху това дали промените в чертите на черупката и гените ще съответстват на това, което изследователите вече са наблюдавали при охлюви, които естествено са се адаптирали към различни среди на друго място. Те прогнозираха промени във физическите черти, честотата на специфични генетични черти и хромозомните подредби във времето.

Ключови констатации

Изследователите забелязаха драматични промени в охлювите, които бяха трансплантирани в местообитания, доминирани от вълни. С течение на времето охлювите започнаха да приличат повече на местни обитатели, които са се развили естествено в среда, натоварена с сърф. Например черупките им са станали по-тънки, с различни форми и шарки в сравнение с по-дебелите, по-защитни черупки на охлюви, открити в местообитанието на раците.

Генетично много от промените, предвидени от изследователите, също се сбъднаха. Гените, свързани с оцеляването в среда, натоварена със сърфиране, стават все по-често срещани. Като цяло охлювите се адаптираха бързо и само за няколко години изглеждаха и се държаха повече като охлюви, адаптиращи се към вълните.

Ограничения на изследването

Първо, изследването е проведено в много специфична среда, което означава, че резултатите може да не се отнасят за всички видове промени в околната среда. Вълните и раците представляват само един набор от естествени напрежения, а други фактори, като температурни промени или замърсяване, могат да повлияят на охлювите по различен начин.

Изследването също се фокусира върху конкретен вид охлюв и може да не се отнася за други организми. И накрая, тъй като изследователите е трябвало да разчитат на случайни проби в продължение на 30 години, може да е имало пропуски в данните, които не са уловили всички по-фини детайли за това как се променят охлювите.

Дискусия и изводи

Основната идея на това изследване е, че можем да предвидим как популациите ще се адаптират към промените в околната среда въз основа на това, което знаем за тяхното генетично разнообразие и как са се адаптирали другаде. Охлювите в този експеримент се адаптираха бързо, показвайки, че видовете със съществуващо генетично разнообразие могат да оцелеят при бързи промени в околната среда.

Това е важно откритие в контекста на изменението на климата и други причинени от човека трансформации на околната среда. Въпреки това, проучването също така подчертава, че този тип предсказуемост може да не се задържи във всички ситуации, особено когато промените в околната среда са напълно нови или екстремни.

Финансиране и оповестяване

Този проект получи подкрепа от различни източници, включително Норвежкия съвет за научни изследвания, Шведския съвет за научни изследвания, Европейския съвет за научни изследвания, Австрийския научен фонд и Португалската фондация за наука и технологии. Изследването е проведено върху животни в Швеция, следвайки строги разпоредби за третиране на животни в научни изследвания. Изследователите не са декларирали значителни конфликти на интереси.