Illustrasjon: Chelsea Beck (Gizmodo)
Giz AsksIn dette Gizmodo-serien, kan vi stille spørsmål om alt fra plass til å rumper og få svar fra et utvalg av eksperter.
Bjørn. Esler. Fett, vennlige hunder. Disse dyr—dyr, generelt—har vært rundt for en svært lang tid, lenge nok til å føle seg som en fast del av landskapet. Det er lett å glemme at disse skapningene var ikke alltid det, og ikke alltid ser ut som de gjør nå. På human—i motsetning til geologiske tid, former synes mer eller mindre faste, seksuell skikker og nasjonale holdninger mot fascisme kan endre seg i løpet av ens livstid, men en sebra bor mer eller mindre det samme. Ta et langt perspektiv, men det er verdt lurer på—hvilke av disse dyrene, slik vi kjenner dem nå, har eksistert i minst mulig tid?
For denne uken er Giz Spør, vi nådde ut til en rekke evolusjonære biologer for sine ta på hva de nyeste dyr er. Som det viser seg, speciation er tøft å pinpoint—det er vanskelig å si, noen ganger, om du arbeider med en helt ny art, eller bare en gammel arter med en merkelig nye ting. Men, som minst en av våre eksperter påpekte at klimaendringene er fart evolusjon opp på alarmerende priser—så hvem vet, kanskje alle typer nye dyr vil være roaming (og/eller terroriserer) gatene, for å komme frem til 2030.
Leif Andersson
Professor, Genomics, Uppsala Universitet, og en av verdens mest kjente forskere i næringslivet i byen og molekylære studier av husdyr
Speciation er en gradvis prosess, og det er ingen reell skarp grense for hvor to bestandene har skilte seg i den grad at de er to forskjellige arter. For eksempel, tidligere dette året mine kolleger og jeg publisert en artikkel på den Store fuglen, avstamning, som startet da en Stor kaktus finch hybridiserte med en Middels bakken finch i 1981, på den lille øya Daphne store i Galapagos øygruppen. Siden da linjen har ikke blandet med andre arter, og har opptrådt som en art. Men linjen kan bryte ned hvis ugunstige miljøforhold oppstå.
Som sagt, mange noen arter av dyr (hvis vi inkluderer alle virvelløse dyr) er fortsatt ukjent for vitenskapen, så vi har ingen anelse om nye arter dukker opp blant grupper av dyr som er dårlig studert.
Axel Meyer
Professor, Biologi, Universitetet i Konstanz, best kjent for sitt arbeid på den rollen økologiske og seksuell seleksjon i speciation, blant andre ting
I Lake Victoria, mer enn 500 nye endemiske arter av fisk oppsto i mindre enn 15 000 år, og i noen av de kratersjøer i Nicaragua som er mindre enn 2000 år gamle, finner vi endemiske arter som vi har estimert til å være bare et par hundre generasjoner gamle. De er absolutt verdensrekorder i form av fart av speciation.
“Det finnes trolig tusenvis av arter som har skilte seg fra hverandre i de siste par hundre eller noen tusen år.”
Kevin Omland
Professor, Biological Sciences, University of Maryland Baltimore County
Mange folk tenker på mennesker som det siste arter. Eller kanskje de tror at mennesker er de mest tilpasningsdyktige arter, eller arter som har gjennomgått de mest raske utviklingen. Ingen av delene er riktig. Men det er flere nyttige måter å tenke om menneskelig evolusjon som kan bidra til å illustrere disse begrepene.
Først, vet vi at vi er veldig nært knyttet til sjimpanser. Kanskje vi har utviklet oss fra sjimpansene ganske nylig? Men, for det første, vi gjorde ikke utvikle seg fra sjimpanser. Vi delte en felles stamfar med sjimpanser. Sjimpanser er våre fettere ikke vår store, flotte, …oldeforeldre. Ok—så alle sier vår forsikring er noe som 99% identisk med sjimpanser; kanskje det delt skjedde ganske nylig. Men det beste bevis tyder på våre to linjene speciated fra hverandre omtrent syv millioner år siden, noe som er ganske lenge siden evolusjonært.
For det andre, hva om vi spør når fossile bevis antyder vi utviklet vår nåværende form. Antropologer som brukes til å argumentere for at Homo sapiens først vises i den fossile ta opp 200,000 år siden, i Øst-Afrika. Men det siste året har forskere funnet menneskelige fossiler i Marokko dating 300 000 år siden. Men slike dating understreker bare et lite antall av skjelett morfologiske forskjeller. Sikkert vi er mer enn bare bein. Hvem vi er som en art innebærer minst millioner av forskjellige egenskaper av våre morfologi, fysiologi og genomer. Til slutt, det er ingen måte å si hvor som vi i dag kan spores tilbake til ett punkt i tid—ulike deler av genomet har egenskaper som kan spore tilbake tusenvis av år, millioner av år, og milliarder av år. Selv om vi var der på sidelinjen å se nøyaktig hva som skjedde, ville det ikke være noen måte å si når man arter ender og annen art begynner.
Tilpasning og speciation er pågående prosesser som skjer i linjene over hele verden hele tiden. Det finnes trolig tusenvis av arter som har skilte seg fra hverandre i de siste par hundre eller noen tusen år. Det er noen kjente eksempler på nyere “adaptive stråler” som illustrerer hvor raskt disse prosessene kan skje. En av de mest berømte eksempler på de siste speciation innebærer cichlid fisk av Afrika ‘ s Lake Malawi. Omtrent 1000 forskjellige arter har utviklet seg bare i de siste 1 million år eller så. Men det er mange andre lignende saker, inkludert Darwins finker på Galapagos-Øyene, gresshopper på Hawaii og lemurs på Madagaskar. Min kone studier fly speciation og hennes arbeid fokuserer på nyere forskjeller i fluer som beiter på ulike typer holly trees i det østlige Usa. Det ville være vanskelig å analysere gjennom alle disse eksempler og komme opp med en art par som man kunne argumentere representerer den nyeste divergens.
Poenget er at vi alle er søskenbarn. Hver enkelt av artene på planeten kan spores tilbake til en felles stamfar som først utviklet seg på denne Jorden omtrent 3-4 milliarder år siden! Siden den gang har livet vært i utvikling, og divergerende inn millioner av forskjellige arter. Hver og en av disse artene har mange nye tilpasninger i sine forsikring, spesielt tilpasninger til virus og bakterier. Utviklingen stopper aldri.
Lurer på om du søskenbarn er eldre eller yngre enn hvert andre er ikke det avgjørende spørsmål. Alle arter på planeten er medlemmer av den nåværende generasjon av livet på Jorden.
Hver og en av disse “bevis” arter aksjer en svært liten planet. Med unntak av et par astronautene på den Internasjonale romstasjonen, som Carl Sagan elegant påpekt, vi er alle på fast på denne svært lite rock på noen ubestemmelig arm av et veldig vanlig galaxy. Vi trenger å ta vare på planeten vår, og alle våre fettere.
Matteus Knope
Professor i Biologi og leder av Knope Evolusjonære Lab ved University of Hawaii, Hilo
Våre mest godt dokumentert eksempel i naturen er det tre-spined stingsild (Gasterosteus spp.). Disse er små fisker som har gjentatte ganger og uavhengig speciated bort fra sine marine forfedre i innsjøer og elver i Nord-Amerika og Europa, siden alle smelting av de store breene på Pleistocenepoken ice age ~av 18 000 år siden opprettet disse nye habitater i ferskvann.
En annen virkelig fantastisk ting om den raske utviklingen av disse nye arter av sticklebacks er at du ser den samme signaturer av naturlig utvalg hver gang de uavhengig utvikle seg til å leve i ferskvann. Når de kolonisere og tilpasse seg disse roman ferskvann habitater de gjentatte ganger møtes på samme evolusjonære endringer i kroppsform, skjelett rustning, fôring spesialiseringer, pigmentering, regulering av interne salt nivåer, livshistorie-strategier, og parring preferanser. Den andre virkelig fantastisk ting vi vet er at dette gjentatte uavhengige utvikling for å tilpasse seg disse lignende habitater er også sett i utviklingen av deres forsikring. Det er, vi ser de samme endringene i de samme genetiske loci (både de som kode for proteiner og de loci som regulerer uttrykket av disse genene) hver gang det er en speciation arrangement, fra marine forfedre til nylig utviklet seg ferskvann etterkommer arter!
“Hva dyr reagerer, evolusjonært, til de endringer som er oppstått på grunn av eller raske globale endringer? Hva dyr gjør noe nytt som de aldri har gjort før, eller har en form som de har aldri hatt før?”
Alexander Gunderson
Assisterende Professor i Økologi og evolusjonsbiologi og Leder av Gunderson Lab, Tulane University
Mitt fagområde er hvordan evolusjon og menneskeskapte globale endringer samhandle med hverandre, så når jeg hører et spørsmål som dette, hva som popper inn i hodet mitt er: hva slags dyr er å svare, evolusjonært, til de endringer som er oppstått på grunn av eller raske globale endringer? Hva dyr gjør noe nytt som de aldri har gjort før, eller har en form som de har aldri hatt før?
Og i den forstand, det er mange nye dyr, og mange av dem ser annerledes ut enn de gjorde før vi begynte raskt å endre miljøet rundt dem. Når du ser på, for eksempel maur som lever i urbane miljøer—de ofte tåler høyere varme enn de gjør i sitt naturlige miljø. Ideen er at urbane miljøer, på grunn av all betong og ting som det, i gjennomsnitt er varmere, og disse dyrene har utviklet seg—deres physiologies har utviklet seg—til å tolerere disse høyere temperaturer.
Et annet eksempel fra urbane miljøer ville være Anolis øgler, som er en gruppe som jeg studerer. Noen av mine kolleger har funnet at øgler som har flyttet inn i urbane miljøer er nå bor på disse flate, glatte overflater, som er veldig annerledes enn de trærne de bodde på før. De er i utvikling: deres lemmer-formen er i endring, de er i utvikling lengre lemmer som tillater dem å kjøre raskere på flate overflater, og de holder større tå-pads, som tillater dem å sortere pinne på de glatte overflater bedre. Dette er endringer som skjer i løpet av få tiår.
Roger Butlin
Professor, Evolusjonær Biologi, Universitetet i Sheffield
Alle dyr er i utvikling hele tiden. Denne kontinuerlige endringen gjør det umulig spørsmål å svare på! Du kan formulere det slik: hvilke arter som har skilt nylig inn to nye arter? Men dette er også vanskelig—det er mange arter der noen bestander har utviklet seg til å bli forskjellig fra andre, og disse kan ha gått en del på vei til å bli nye arter.
Ofte er dette som har skjedd nylig, i det siste hundrevis eller tusenvis av år. Ferskvann bestander av sticklebacks er et velkjent eksempel. De kystnære snegler som jeg studerer er en annen, med klart forskjellige former i ulike habitater på den svenske kysten, selv om øyene de bor på har bare nylig dukket opp fra havet. En ny art av Darwins finch i Galapagos-øyene er sagt å ha dukket opp som et resultat av hybridiseringen, bare et par generasjoner siden. Dette kan være den nyeste tilfelle vi vet om.
“Dette spørsmålet illustrerer en vanlig misforståelse om evolusjon. Alle organismer har utviklet seg, og fortsette å utvikle seg.”
Charles F. Aquadro
Professor i populasjonsgenetikk og Biologiske Fag og Direktør for Senter for Komparativ og Befolkningen Genomics ved Cornell University
Dette spørsmålet illustrerer en vanlig misforståelse om evolusjon. Alle organismer har utviklet seg, og fortsette å utvikle seg. Noen mennesker vurdere mennesker toppen av evolusjon, men i virkeligheten, organismer med kort generasjon ganger (bakterier, mange insekter, osv.—vanligvis små organismer) har faktisk hatt større mulighet til å utvikle seg enn mennesker har på grunn av større antall generasjoner (og dermed muligheter for naturlig utvalg) i korte generasjon organismer i forhold til lang generasjon organismer som mennesker.
Gitt at vi alle har utviklet seg fra et fjernt felles stamfar milliarder av år siden, det betyr at tiden er i år tilbake til det felles stamfar er faktisk den samme for alle organismer. Noen mennesker tror også at fordi vi ikke ser organismer endring (for eksempel, hva de ser ut på utsiden—ansiktstrekk eller hva som helst) som disse organismene har sluttet utvikling (tror horseshoe krabber). Men i virkeligheten, miljøet er alltid i endring (ikke bare det abiotiske miljøet, men det biotiske miljøet, inkludert patogener og parasitter) og disse siste biotiske faktorene gir på mange måter noen av de mest effektive og aldri slutter presset for organismer å utvikle seg.
Mennesket er et godt eksempel. Patogener som influensa er en konstant evolusjonære presset som mennesker må svare immunologically. Mer åpenbar, men litt mer fjernt eksempler, inkluderer utviklingen av laktosetoleranse (valgt for temming-prosessen av storfe osv.) og utvalget for sigd celle hemoglobin varianter i mennesker som bor i områder av verden med vedvarende malaria.
Stephen Palumbi
Professor, Marin Biologi, Stanford University og medforfatter av Den Ekstreme Livet i Havet, blant andre bøker
Mange av artene som er “ut” tidligere til hverandre enn de gjør til oss—de kalles kryptiske arter, og de er gode arter av de viktigste definisjonene, at de ikke interbreed med selv de mest lignende arter rundt dem. Dette utgangspunktet betyr at arten selv kan fortelle hverandre fra hverandre ganske godt, slik at de ikke interbreed. Men de er ikke lett å skille fra sin søster arter av noen, men det mest detaljerte se. Og fordi de er så like på så mange måter, de kan egentlig ikke bli funnet i den fossile vitnesbyrd, og deres dato for ‘utseende’ er ofte bare beregnet av genetikk.
Min favoritt eksempel akkurat nå er en gruppe flotte table top koraller i Stillehavet. De er en del av en art complex som alle vant til å bli kalt Acropora hyacinthus. Men det er minst seks kryptiske arter i dette komplekset—opp til fire av dem bor sammen på rev som i Amerikansk Samoa, Cook Islands, Palau, GBR, etc. Grunnen til at dette er min favoritt, er at en av disse artene har utviklet seg egenskaper som vi finner svært nyttig akkurat nå: de er motstandsdyktig mot varme bølger forårsaket av klimaendringer feier over tropene og drepe koraller engros.
Denne arten, som fortsatt bare er oppkalt etter en bokstavbetegnelse Han (til forskjell fra Ha, Hb, Hc, Hd, Hf) er den mest varmebestandig av konsernet, tilknyttede selskaper med mest varmebestandig symbionts, og bor i et varmt mikroklima. Når vi flyttet det til et nærliggende reef, og vokste det i coral barnehager, nubbins gjort det bedre og overlevde hetebølger mer. Dette art complex er mer klar for fremtidige klimaendringer enn vi ville vite om vi trodde alle koraller med samme latinske navnet (Acropora hyacinthus) var alle det samme.
Tim Barraclough
Professor, evolusjonsbiologi, Imperial College London, som arbeider på utviklingen av artsmangfoldet
Mennesker er å oppdage nye arter hele tiden, men de fleste av de som har vært rundt for så lenge tid. Enten vi bare funnet dem eller vi bare innsett at de er forskjellige nok fra beslektede dyr for å rettferdiggjøre navnet på en ny art. Spørsmålet om hvilke dyrearter dannet nylig er ganske vanskelig å svare på fordi prosessen med divergens i separate arter—kalt speciation—foregår over lange tidsperioder, og derfor er det vanskelig å kategorisk si på hvilket punkt er det en overgang fra “to populasjoner av samme art” til “to arter”. Vi kan, imidlertid, beregne avvik mellom separate arter ved hjelp av molekylære klokke tilnærminger: tendensen til DNA-sekvens forskjeller å samle på relativt konstant over tid.
Begrensningene ut av veien, kan vi forsøke å svare på spørsmålet. En av de mest spektakulært rask stråler av dyrearter er cichlid fisk av Lake Victoria, der over 500 arter har sin opprinnelse fra en felles stamfar mellom rundt 100 000 til 400 000 år siden. Vi kan ikke lett dato opprinnelsen av hver art fordi det ikke har vært nok tid til å samle DNA-sekvens forskjeller, men med et par forutsetninger det kan være beregnet at rundt 5% av artene vil være mindre enn 2000 år gammel og den yngste arter ville være rundt 150 år gamle. Dessverre, som cichlid arter som er, ingen vet.
Et alternativt sted å lete er for arter knyttet til menneskelig habitater. For eksempel, kroppen lus (Pediculus humanus humanus) skilte seg fra hodet lus (Pediculus humanus capitis) på rundt 100 000 år siden inn i en livsstil assosiert med opprinnelsen av klær. De er i dag klassifisert som sub-arter, snarere enn en full arter. Artene er også tilpasning til human-endret habitater, slik som byer eller gårder. For eksempel, to former for malaria-overføring av mygg Anopheles gambiae har tilpasset ris paddy felt versus pytter i Vest-Afrika, og begge er sterkt assosiert med mennesker. Disse har nylig blitt klassifisert som Anopholes coluzzii og Anopholes gambiae. Deres avhengighet av høye tettheter av mennesker vil argumentere for divergens kanskje 5000 år siden, men divergens tid estimert ut fra DNA sequence data er rundt 60 000 år. Uansett, denne divergens er aller siste i forhold til de fleste andre arter. Andre tilfeller som for eksempel den foreslåtte nye arter av Culex mygg tilpasset livet i London Underground systemet forblir uklare, ettersom disse kan bli eldre og har kolonisert fra andre habitater (f.eks. grotter).
Speciation er pågående, og arter som er i ferd med å danne vil bare bli entydig skille etter lengre tid som har medgått enn det vi kan observere direkte. Det er mange tilfeller av dyrearter tilpasning til virkningen av mennesker på global habitater, og miljøet. Om disse bestandene vedvare og avviker i full arter vil avhenge en del på hvor lenge vårt eget fotavtrykk varer på planeten.
“Organismer utvikler seg gradvis, og så det er kanskje ikke så lett å finne når en dyrearter nådd sin nåværende form.’”
Nick Barton
Professor i Evolusjonær Biologi og Dean på gradsstudier ved Institutt for Vitenskap og Teknologi i Østerrike
Vel, dette er ikke så lett å svare på: organismer utvikler seg gradvis, og så det er kanskje ikke så lett å finne når en dyrearter nådd sin nåværende form.” Også, bevis kan bare komme fra fossiler, som er patchily fordelt. For eksempel, selv om det er en enighet om at “anatomisk moderne mennesker” dukket opp omtrent 200,000 år siden, dette begrepet er vanskelig å definere—egenskaper som store hjerner, verktøy bruk, og bipedalism utviklet seg til forskjellige tider på tvers av flere taksa. Kanskje det klareste eksempel ville være tamme dyr, slik som hunder: morphologically, hunder vise så mye mangfold som typisk pattedyr arter (knyttet grupper av arter), og det meste av dette mangfoldet oppsto fra organisert utvalg av stamtavle raser i det 19. århundre.
Sean Mullen
Førsteamanuensis, Biologi, Boston University, hvis forskning er rettet mot å forstå opprinnelsen og vedlikehold av mangfold på alle nivåer av biologisk organisasjon
Dette er et ganske vanskelig spørsmål å svare på for flere grunner. Først av alt, dyrearter er i stadig utvikling, inkludert mennesker. Sekund, vil vår kunnskap om biologisk mangfold er svært ufullstendig, så det ville være umulig å si noe bestemt om en art er “de yngste” eller “nyeste”. Tredje, definisjoner av hvilke arter varierer betydelig mellom forskere og på tvers av ulike grupper av organismer… videre mudding vannet.
Det vi vet, som evolusjonær biologi, er at det er reelle funksjoner av organismer som øker deres sannsynlighet for rask speciation. Disse inkluderer ting som fort generasjon ganger, høy mutasjon priser, etc. I tillegg, ofte ser vi de høyeste tallene for speciation og divergens mellom grupper av organismer som har utviklet seg viktige evolusjonære nyvinninger som gir dem mulighet til å kolonisere tidligere uutnyttede økologiske nisjer. For eksempel, African rift lake cichlid fisk, Darwins finker, eller neotropiske Adelpha sommerfugler.
En ting jeg virkelig liker om dette spørsmålet, imidlertid, er at hvis du blir spurt 100 evolusjonære biologer, vil du sannsynligvis få 100 forskjellige og like fantastiske svar!
“Det er mange tilfeller av dyrearter tilpasning til virkningen av mennesker på global habitater, og miljøet. Om disse bestandene vedvare og avviker i full arter vil avhenge en del på hvor lenge vårt eget fotavtrykk varer på planeten.”
Har du et spørsmål til Giz Spør? Send oss e-post på tipbox@gizmodo.com.
Deler Denne Historien