Przewidywalna ewolucja
Ewolucja jest postrzegana jako seria przypadkowych zmian zachodzących w odpowiedzi na zmiany środowiskowe. Jednak naukowcy z Princeton University twierdzą, że ewolucję może napędzać prosty genetyczny wzorzec i że nie jest to proces całkowicie przypadkowy, zatem można przewidzieć, w jaki sposób się potoczy.
Zespół profesora Petera Andolfatto opublikował w Science wyniki swoich badań, z których wynika, że wiedza o pewnych genach oraz o tym, w jaki sposób zewnętrzne warunki wpływają na proteiny kodowane przez te geny pozwala na przewidzenie przebiegu wzorców ewolucji. Czy ewolucja jest przewidywalna? W zaskakująco wysokim stopniu - tak - mówi Andolfatto. W skład jego zespołu wchodzili Ying Zhen, Matthew Aardema oraz Molly Schumer z Princeton oraz Edgar Medina z kolumbijskiego Universidad de los Andes.
Naukowcy przebadali sekwencje DNA 29 daleko spokrewnionych gatunków owadów. To najszerzej zakrojone badania pojedynczej cechy ewolucyjnej. Okazało się, że 14 z badanych gatunków uzyskało w trakcie ewolucji niemal identyczną cechę, której pojawienie się było spowodowane pojedynczym czynnikiem - gatunki te żywiły się na roślinach, które wytwarzają kardenolidy, toksyny służące roślinom do obrony. Pomimo tego, że wspomniane gatunki oddzieliły się od siebie przed 300 milionami lat, to wszystkie doświadczyły niemal identycznej zmiany w pompie sodowo-potasowej. Wyewoluowała ona tak, że uzyskała oporność na kardenolidy.
Naukowcy najpierw wyodrębnili wszystkie geny odpowiedzialne za ten proces, a później na tej podstawie przwidywali, w jaki sposób będą zachodziły zmiany w odpowiedzi na obecność kardenolidów. Andolfatto mówi, że dzięki tej technice można badać, w jaki sposób różne gatunki ewoluowały w odpowiedzi na czynniki zewnętrzne. Aby zastosować ją szerzej naukowcy będą musieli wiedzieć coś o genetycznych podstawach danej cechy ewolucyjnej i zbadać, jak ewoluowała ona w dużej grupie zwierząt w odpowiedzi na podobny czynnik zewnętrzny. Na przykład pompa sodowo-potasowa jest prawdopodobnie powiązana też z genami, które odpowiadają za tolerancję na sól. Badając zmiany w tej proteinie u odpowiednich organizmów możemy dowiedzieć się, w jaki sposób organizmy zareagowały bądź zareagują na zwiększające się zasolenie oceanów i słodkich wód - mówi Andolfatto.
Wykazanie równoległej ewolucji nie u dwóch, ale u wielu gatunków roślinożernych owadów pokazuje, jak znaczące są to badania, gdyż jest niezwykle mało prawdopodbne, by takie zmiany zaszły przypadkiem - mówi Jianzhi Zhang z University of Michigan. Badania te dowodzą, że wspólny mechanizm molekularny jest używany przez różne gatunki owadów do obrony przed toksynami. A to sugeruje, że liczba potencjalnych sposobów obrony jest bardzo ograniczona - dodaje Zhang i przyznaje: tak, ewolucja jest do pewnego stopnia przewidywalna.
Komentarze (6)
Voytec, 28 października 2012, 12:10
Bardzo proszę redakcję o sprostowanie.
"Ewolucja jest postrzegana jako seria przypadkowych zmian zachodzących w odpowiedzi na zmiany środowiskowe". Kompletna bzdura. Tak ewolucję postrzegają tylko osoby, które jej nie rozumieją. To właśnie stanowi główną przyczynę istnienia takich zagrożeń jak grupy Kreacjonistów oraz ich "Inteligentnego Projektu". Ewolucja jest całkowitym przeciwieństwem przypadkowych zmian. W tym sensie jest ona "CELOWĄ" a nie LOSOWĄ adaptacją "w odpowiedzi na zmiany środowiskowe". Co innego same mutacje "międzypokoleniowe", które zachodzą (jak się przypuszcza) w sposób "losowy" - i to do TEGO faktu a nie do EWOLUCJI odnosi się ten artykuł! Sposób w jaki "odkrycie" zostało przedstawione przez redakcję to tautologia w czystej postaci. Ewolucja, która od czasu odkrycia jest całkowitym zaprzeczeniem losowego procesu okazała się nagle "nie być losowym procesem". Jeżeli nie udowodni się, że równocześnie nie powstawały "ślepe ogniwa ewolucji" a więc tysiące, nawet miliony innych mutacji u osobników tych gatunków, które nie wytwarzały owych korzystnych zmian w pompie sodowo-potasowej, tylko "podążały w innym kierunku", to ten artykuł jest o niczym. To mylenie przyczyny ze skutkiem. Nic dziwnego, że wojnę o przetrwanie wygrały te którym udało się wykształcić korzystne zmiany adaptacyjne i to ich ślady znajdujemy. To właśnie nazywamy EWOLUCJĄ. Czyżby przez niefortunny skrót redakcyjny przemilczano jakieś wnioski - statystycznie istotne, o których musi być mowa w oryginale?
dagon, 28 października 2012, 13:16
No ale właśnie ewolucja zaczyna się niby od przypadkowego wyewoluowania materii nieorganicznej w organiczną, więc lol ;P Ewolucja przeciwieństwem przypadkowych zmian? Też nie wiem, przecież według tych co popierają teorię ewolucji to organizmy ewoluują do w pewnym sensie losowych zmian zachodzących na Ziemi, chociaż mają one konkretny cel, czyli przystosowanie do nowych warunków, to ciężko przewidzieć co się będzie działo na Ziemi
Czyli zmiany w organizmach, raczej będą z naszego punktu widzenia losowe, ponieważ nie znamy przyszłości, zwłaszcza tak dalekiej, bo przecież podobno ewolucja musi trwać długo ;]
Ja i tak zostaję pomiędzy dwoma teoriami :]
Jajcenty, 28 października 2012, 14:28
Całkowicie poplątałeś przyczynę ze skutkiem. Nie ma odpowiedzi organizmu na środowisko. Jest test organizmu w środowisku i weryfikacja. Zatem: najpierw zmienia się (losowo!) organizm a potem jest zabijany jak nie zda egzaminu.
Voytec, 28 października 2012, 18:13
dagon - mutacje uważane są za całkowicie losowe, (chyba że rację będą mieć odkrywcy o których mowa w artykule i może się to zmieni); mutacje zachodzą z pokolenia na pokolenie, nie ma w tym żadnej celowości i nie da (dotąd nie dało) się przewidzieć jaka mutacja się pojawi;
od tego odróżnij inne pojęcie - mianowicie: weryfikację która (LOSOWA!) mutacja przystosuje się lepiej do środowiska to jest właśnie Dobór Naturalny (czyli potocznie tzw. "EWOLUCJA") - ten proces jest PRZECIWIEŃSTWEM PRZYPADKU. Tylko niewielki odsetek losowo zachodzących mutacji wprowadza korzystną cechę, zatem powstanie nowego gatunku, który odniósł "ewolucyjnych sukces" poprzedzone jest zawsze powstaniem kilku, a często nawet setek takich, które były skazane na porażkę (okazały się ślepym ogniwem ewolucji) - nie przystosowały się, bo wprowadziły niekorzystne mutacje.
Gdyby nie działał dobór naturalny tylko powstawanie nowych gatunków było losowym procesem, to nie było by nas, ani innych organizmów jakie dziś znasz.
Jajcenty - staraj się najpierw pojąć o co chodzi, a przynajmniej czytaj do końca. Czy ty na serio nie odróżniasz LOSOWEJ mutacji międzypokoleniowej (piszesz o niej!) od procesu EWOLUCJI, (jak sam piszesz (!) weryfikacji organizmu o nowych cechach w środowisku)?
Zrozum, że DOBÓR NATURALNY - to całkowite przeciwieństwo LOSOWEGO procesu. Właśnie te pojęcia myli ten artykuł i najwyraźniej sam też tego nie rozumiesz. To jakby rozumieć coś do połowy...
Jajcenty, 28 października 2012, 19:30
Proces przesiewania pospółki prowadzi do podobnych rezultatów. Sam artykuł niczego nie myli. W mojej opinii pominęli fakt. że obowiązuje zasada najkrótszej drogi. Podobna biochemia będzie podobnie błądzić. Samo oko zostało przez ewolucję wynalezione kilka razy i to niezależnie.
Owady mogłyby rozwinąć mózgi a potem naukę i znaleźć antidotum ale krócej jest zmodyfikować pompkę Na/K
Beata, 29 października 2012, 16:40
IMHO wnioski z tych badań jednak trochę zmieniają naszą optykę. Pozwalają spojrzeć na ewolucję jako mechanizm, który wybiera z ograniczonego zbioru reakcji organizmu na środowisko (nie mylić ze zbiorem skutecznych cech oraz zaadoptowanych cech) i przez to pokazać większe prawdopodobieństwo "wynalezienia" niektórych rozwiązań. Ergo prognozować kształt ewolucji?
Pytanie o ślepe ogniwa to wg Ciebie, Voytec, pytanie o losowość mutacji. Mutacja może mieć chyba różne prawdopodobieństwo wystąpienia, w zależności i od środowiska, i od organizmu? Nie widzę w tym sprzeczności.
Można iść dalej - zaadoptowane rozwiązania, zwłaszcza na poziomie ogólnym, zmniejszają ilość alternatyw na dalszych etapach.
Artykuł niechlujnie definiuje pojęcie i nie ma sensu tego bronić, bo nie chodzi o same zmiany, przypadkowe czy nie, ale o fakt zaadaptowania jednej cechy, a odrzucenia innej, co już nie jest taką samą przypadkowością. To tak jakby zrównać uczciwego gracza w kości (mutacje) do takiego, który rzuca kośćmi z magnesem w środku (dobór naturalny).
Tak czy owak wniosek:
budził mój opór. Głównie dlatego, że zostało to w artykule źle ujęte, bo ten wzorzec nie "napędza" ewolucji, po prostu wyłania się na skutek działania jej reguł.
Po namyśle stwierdzam jednak, że takie wzorce wręcz powinny się pokazać - to tak jak gdy liście spadają z drzewa, mogą lecieć jakkolwiek, ale gdy przyjrzymy się wielu z nich, zauważymy, że często wirują w charakterystyczny sposób. Tylko czy wpływa to na ich rozkład na ziemi i jak?
Pewnie jeszcze długo nie będziemy mogli ogólnie prognozować efektu ewolucji, ale z drugiej strony w niektórych szczególnych przypadkach kierunek zmian może być zaskakująco łatwy do przewidzenia.