Kæmpe Evolution Study Forces os til at tænke på, hvor jordens arter udvikler sig

I løbet af de sidste par måneder har biologer fra Michigan til Californien kørt computersimuleringer dag og nat og forsøgt at kompilere det største evolutionære stamtræ af fisk i områdets historie. Nu, ca. 30.000 arter af fisk senere, offentliggøres resultaterne i Natur, og de kalder en tiårig evolutionær antagelse til spørgsmålet.

Biologer havde længe lagt mærke til et geografisk mønster, når det drejer sig om, hvordan arter danner. Varme, tropiske steder har tendens til at have langt flere sorter af arter end kolde, ufrugtbare. "Forskellen i artens mangfoldighed fra polerne til troperne er et af de" store mønstre "i biologi," forklarer lead study forfatter og University of Michigan zoolog Daniel Rabosky, Ph.D. i en mail til Inverse. "Selv ikke-videnskabsfolk ved, at troperne er berømte for deres enestående biologiske mangfoldighed."

Men Raboskys nye papir, der blev offentliggjort onsdag, har en ny indflydelse på den gamle teori. Det kæmpe fiskfamilitræ foreslår at det faktisk er koldeste steder på jorden - ikke de tropiske - der er hotbeds for nye arter.

Den Røde Dronning kører hurtigere, når det er varmt

Forsøg på at forklare den biologiske mangfoldighed i troperne har delvist hvilet på ideen om en "breddegradgradient for breddegrad". Det betyder i grunden, at der er et hot spot for speciering på vores planet lige i midten, der strækker ækvator. Dette er dog ikke fordi troperne er et godt sted at bo.

Tidligere undersøgelser tyder på, at interaktioner mellem parasitter, rovdyr og andre trusler mod overlevelse er stærkere i troperne, hvilket gør det naturlige valg til at fungere dobbelt så hurtigt at holde sig foran alle disse trusler, siger Rabosky. Dette er igen det, der har ført til mangfoldigheden af ​​tropiske fiskearter, vi alle kender og elsker. Biologer, der altid har ønsket konceptuelle analogier, kan lide at sammenligne processen med en scene i Lewis Carrolls Gennem Looking Glass når Alice udfordres til et løb mod den Røde Dronning:

"En langsom slags land!" Sagde dronningen. "Nu, her ser du, det tager alt det løb du kan gøre for at holde det samme sted. Hvis du ønsker at komme et andet sted, skal du køre mindst dobbelt så hurtigt som det!"

Fra denne lidt excentriske analogi kommer konventionel visdom i evolutionærbiologi: Den røde dronning løber hurtigere, når den er varm. Det er indtil nu, fordi Rabosky's forskning afviser alt dette.

En ny model til speciation

Efter at have konstrueret og analyseret det evolutionære træ konkluderede Rabosky og hans hold, at fisk, der lever i polarfarvande, i de sidste millioner år faktisk dannede nye arter dobbelt så hurtigt som i tropiske farvande.

Hvordan lykkedes dette hold at finde overbevisende beviser, der modsiger århundreder af evolutionsteori? De startede ved at analysere de tilgængelige DNA-data fra omkring 5.000 arter af fisken, og derefter brugte de andre placeringsmetoder til at estimere, hvor de resterende fisk skulle passe i stamtræet. At køre et statistisk analyseprogram kaldet BAMM på dette "stamtræ" beregnet, hvor hurtigt arter divergerede fra hinanden ved at sammenligne forskelle i deres DNA: Generelt kan det antages, at de mindre DNA to arter deler, jo mere tid er gået siden de "divergerede "Fra en enkelt art til to separate.

"Dette træ er meget større end nogen tidligere undersøgelse af fisk," siger Rabosky. "Det gjorde det muligt for os at anslå de satser, som arten danner med meget større nøjagtighed end tidligere undersøgelser." Hans banebrydende opdagelse har imidlertid en fangst: Der er ingen god forklaring på det endnu.

Rabosky og hans hold er stadig ikke helt sikre på, hvorfor satsen for specialisering er hurtigere i polerne. Han antyder, at det kunne koge ned til ideen om, at hårde polære forhold - som ister og permanent isdækning - førte til en række masseudryddelser, der åbnede døren for nye arter at danne. Han kalder dette en "rebound effekt".

"Måske udslettelse udrydder arter med høje breddegrader med hurtig hastighed, men nye arter danner for at fylde disse økologiske nicher ikke alt for længe efter at de er tømt ud af udryddelse," forklarer han.

Det er vigtigt, at selvom arter i polerne divergerer hurtigere end dem i lavere breddegrader, havde de tropiske områder stadig flere forskellige arter samlet set. Rabosky kalder denne "art rigdom", som indtil nu altid var blevet forklaret af antagelsen om, at arter havde tendens til at afvige hurtigere i troperne. Rabosky's resultater poke nu huller i dette, men der er ingen robust alternativ forklaring.

For nu ser det ud som om den røde dronning er i stand til at køre hurtigt uanset hvilken temperatur det er. Faktisk kan hun endda løbe hurtigere, når det er køligt udenfor.