От какво зависи процесът на еволюцията и може ли той да бъде ускорен?
Генетиката е комплицирано нещо. Всички живи същества на нашата планета са самобитни „ машини за трансфер на гени и оцеляване “, както се показва британският биолог Ричард Докинс в книгата си „ Егоистичният ген„. Трудно е да не се съгласим с това изказване, защото гените се предават от родител на поколение, като последователно се трансформират и трансформират вследствие на дребни „ неточности “ при копирането си. Тези неточности или разновидности от време на време водят до нови потребни (а от време на време и не толкоз полезни) черти.
Въпреки това точно типът на разновидностите, които се унаследяват, е от решаващо значение за разбирането на метода, по който типовете еволюират. До наскоро процентът на разновидностите беше прочут единствено за дребна група типове. Тази обстановка обаче се промени с публикуването на резултатите от огромно изследване на 68 разнообразни типа гръбначни животни, вариращи от гущери и пингвини до хора и китове.
Научната работа даде опция за първото широкомащабно съпоставяне на скоростта на разновидностите на типовете, което е първата стъпка към разбирането на това какъв брой бързо могат да еволюират те.
Естественият асортимент
Теорията за естествения асортимент е оповестена за първи път през 1859 година и е резултат от усилената работа на Чарлз Дарвин и неговия сътрудник Алфред Ръсел Уолъс. В тези години множеството учени са смятали, че организмите са прекомерно комплицирани, с цел да имат натурален генезис, и затова са резултат от божествено създание. Но съгласно еволюционната доктрина даже най-сложните организми пораждат вследствие на изцяло естествени процеси.
Естественият асортимент е постепенен механизъм. Организмите, които са по-приспособени към околната среда, е по-вероятно да оцелеят и да наследят гените, които са съдействали за техния триумф. Този развой води до смяна и дивергенция на типовете с течение на времето.
В хода на естествения асортимент генетичните разновидности, които са потребни за оцеляването на даден субект, се предават на идващите генерации, като усилват възможностите им да оцелеят и да оставят поколение. Различните условия и фактори на околната среда играят голяма роля за еволюцията на типовете.
За разбирането на Дарвин за комплицирания развой на еволюцията да вземем за пример е оказал помощ един тип финки, живеещи на Галапагоските острови. Работейки върху теорията за естествения асортимент, английският естествоизпитател вижда, че другите типове финки имат друго завършени клюнове за боравене с избрани типове храна. Той стига до заключението, че всички те са еволюирали от общ предшественик.
Друго доказателство за триумфа на естествения асортимент е дългата шия на жирафа, която разрешава на тези удивителни животни да се хранят с листа, които другите не могат да доближат, и да получат конкурентно преимущество. По-добрият източник на храна е разрешил на тези с по-дълги шии да оцелеят, да се развъждат и по този метод да предадат тази линия на идващото потомство.
Известно е също, че актуалните хора дължат съществуването си на редица по-ранни, към този момент изчезнали типове, като Homo neanderthalensis, чиито черепи са сходни, само че не напълно идентични с тези на Homo sapiens. Вкаменелостите на нашите далечни предшественици разрешават на археолозите да схванат по какъв начин тъкмо са еволюирали, като търсят промени в другите характерности, като да вземем за пример размера на мозъка, формата на черепа и размера на челюстите.
Кои и какви фактори способстват за еволюцията?
Резултатите от огромен разбор, оповестен неотдавна в Nature, са първата стъпка към разбирането на скоростта, с която тези типове са еволюирали. Анализът включва 68 разнообразни типа гръбначни животни, в това число пингвини, китове, гущери и хора. Работата е дала опция на учените да илюстрират по какъв начин може да се трансформира скоростта на разновидностите и какво тъкмо дефинира тази скорост.
Сега, разполагайки с голям набор от данни, биолозите към този момент могат да дефинират основните характерности, които въздействат върху честотата на разновидностите и скоростта на еволюцията. Трябва да се означи, че факторите, които дефинират честотата и скоростта на разновидностите, сами по себе си са обект на натурален асортимент.
Ето какво написа за това водещият създател на новото изследване Люси Бержерон: „ Зародишната разновидност, както и всеки различен симптом, е обект на натурален асортимент.
Въпреки че технологията за секвениране на генома съществува отдавна, никой до момента не е правил широкомащабно съпоставяне на честотата на разновидностите в разнообразни типове. Поради тази причина Бержерон и нейните сътрудници стартират да събират кръвни и тъканни проби от „ фамилни тройки “ – майка, татко и едно от техните потомства – от зоологически градини, ферми, проучвателен институти и музеи по целия свят. След това те съпоставят ДНК на родителите и потомството от всяка тройка, с цел да дефинират генетичните разлики сред поколенията.
Ако разновидността е открита в към 50% от ДНК на потомството, тя най-вероятно е зародишна, т.е. наследена посредством яйцеклетката на майката или спермата на бащата. По-рядко срещаните разновидности, съгласно учените, пораждат непринудено в тъкани отвън зародишната линия и затова не са толкоз значими за еволюцията, защото не се унаследяват.
В последна сметка откривателите са се сдобили със 151 използваеми тройки от разнообразни типове, в това число косатки, тексаски гекони, сиамски риби и хора. Сравнявайки честотата на разновидностите на определените типове с това, което е известно за тяхното държание и характерности, откривателите са разгледали статистическия индикатор за всеки тип (ефективен размер на популацията), който почти подхожда на това какъв брой индивида са нужни, с цел да се показа генетичното многообразие.
Най-изненадващото изобретение от получените данни е необятният диапазон на честотата на зародишните разновидности. Когато биолозите измерили какъв брой постоянно се появяват разновидности във всяко потомство, те открили, че типовете се разграничават единствено към 40 пъти, което съгласно Бержерон изглеждало много нищожно спрямо разликите в размера на тялото, продължителността на живота и други признаци.
Въпреки това честотата на разновидностите за година, а не за потомство, е повишена към 120 пъти, което е доста повече, в сравнение с допускаха предходните изследвания. Авторите на тази научна работа стигат до извода, че колкото по-голям е междинният ефикасен размер на популацията на даден тип, толкоз по-ниска е честотата на разновидностите в нея.
От какво зависи честотата на генетичните разновидности?
Заключенията, до които доближават създателите на разбора, са в сходство с хипотезата за „ бариерата на дрейфа “, показана от генетика Майкъл Линч, който е последовател на геномната архитектура на еволюцията, учредена на резултатите от размера на популациите в другите линии.
Хипотезата за бариерата на дрейфа гласи, че „ естественият асортимент безмилостно се пробва да понижи честотата на разновидностите, защото множеството разновидности са нездравословни. Но при типовете с по-малък ефикасен размер на популацията естественият асортимент е отслабен, тъй като генетичният дрейф – резултатът на чистата случайност върху разпространяването на разновидността – става по-силен, което дава опция за увеличение честотата на мутациите„.
Получените резултати поддържат и друга концепция от научната литература – хипотезата за еволюция, подтиквана от мъжете. Според нея мъжете могат да допринесат повече за еволюцията на някои типове разновидности, в сравнение с дамите. Бержерон и сътрудниците ѝ открили, че честотата на зародишните разновидности има наклонност да е по-висока при самците, в сравнение с при самките – като най-малко при бозайниците и птиците, само че не и при влечугите и рибите.
Авторите на този теоретичен разбор означават една допустима причина за тези разлики: защото мъжките човеци от всички типове непрекъснато копират своята ДНК, с цел да създават сперматозоиди, те са изправени пред безкрайни благоприятни условия за пораждане на разновидности.
„ Женските риби и влечуги също снасят яйца през целия си живот, тъй че са изложени на сходен риск от генетични неточности. Но женските бозайници и птици в действителност се раждат с всички яйца, които в миналото ще произведат, тъй че техните зародишни линии са по-защитени “, се споделя в показаната предходната седмица научна работа.
Учените са открили, че най-големият резултат е обвързван със междинната възраст, на която даден тип се развъжда: честотата на разновидностите зависи от възрастта на родителите – колкото по-възрастни са те, толкоз повече са разновидностите.
Интересно е, че при някои гръбначни животни главните фактори за разновидност са възрастта и броят на потомството. И това – обратно на упованията – учените не са разкрили никакъв резултат, обвързван с размера на тялото. За разяснение: съществува отдавнашна догадка, съгласно която съществата с по-големи размери на тялото би трябвало да имат повече разновидности, защото имат повече кафези и затова повече благоприятни условия механизмът за прекопирване на ДНК да позволява неточности.
Какво следва?
Резултатите от новото проучване са сложни за оценяване, защото те ще оказват помощ да се дадат отговори на бъдещи въпроси за това кои движещи сили на еволюцията дефинират честотата на разновидностите и затова самата еволюция. Освен това анализът подсказва какъв брой огромно е биоразнообразието в природата.
Можете ли да си визиите какви промени ще настъпят в науката, в случай че учените най-сетне съумеят да ускорят еволюцията на някои типове, в това число и на нас с вас? Разбира се, това повдига доста етични въпроси, само че по-доброто схващане на подобен комплициран и многостранен развой като естественият асортимент ни дава по-дълбоко схващане за света към нас и за самите нас.
Новото проучване има нещо общо с показаната неотдавна „ Теория на сглобяването “ (assembly theory). Според учените ключът към обяснението на феномена живот от позиция на актуалната физика може да се окаже нуждата от преосмисляне на понятието за време. За следващ път, тъй като то е било неведнъж преосмисляно в историята на науката. Еволюцията на живота също се нуждае от понятието за време, твърди интернационален екип от биофизици.
Според тази концепция безкрайното развиване може да протича единствено там, където времето съществува и се движи в избрана посока. Еволюцията е единственият прочут на науката физически развой, който поражда поредност от нови обекти, които считаме за живи: бактерии, бозайници, дървета и така нататък
