Gerçek Zamanda Evrimi Gösteren Deney

[Φ media]

Gerçek Zamanda Evrimi Gösteren Deney

Vahşi fareleri büyük bir dış mekana bırakan bilim insanları doğal seçilim sürecinin tamamını tek bir çalışmada kanıtlamışlardır.

2010 sonbaharında, Rowan Barrett takıldı. Bol miktarda faresi olan bir toprağa ihtiyacı vardı ve araştırmalar yaptıktan sonra, kendisini Nebraska'da Valentine'daki bir motel barında buldu, insanların barlarda yaptıklarını yaptı.

Genç bir evrimci biyolog olan Barrett, Nebraska’daki Sand Hills’e büyük bir planla gelmişti. Açık veya koyu topraklı alanlarda büyük dış mekan muhafazaları inşa eder ve onları yakalanan farelerle doldururdu. Zamanla, bu kemirgenlerin farklı manzaralara nasıl adapte olduklarını görüyordu - biyologların nadiren denedikleri bir ölçekte, kasıtlı, gerçek dünyadaki bir doğal seleksiyon testi.

Ama önce doğru noktaları bulması gerekiyordu: doğru renk toprağı olan düz araziler, çok miktarda fare ve istekli sahibi. Bunların sonuncusu özellikle zor oldu, Barrett suçluydu. Yerel çiftçiler, bazı rasgele şehir dışına giden değerli tarım alanlarını bırakma konusunda istekli değildi. Kapıdan sonra kapıyı çaldıktan sonra boşalmıştı. Dolayısıyla: bar.

Barrett’in içme arkadaşı - Bill Ward veya arkadaşlarına Wild Bill - fikrin tuhaf, aynı zamanda eğlenceli olduğunu düşündü. “Bana,“ Bu yonca tarlasına sahibim. Yarına kadar gelebilirsin. Bu şeyi yapman senin için sorun değil. ”Dedi. “Hemen sandalyemden düştüm.”

Araştırmacılar evrimi doğal seçilim yoluyla incelerken, genellikle bunun sadece bir kısmına odaklanırlar. Sürecin özü şudur: Bazı genler yararlı özellikler verir. Bu özellikler sahiplerinin belirli bir ortamda hayatta kalma ve üreme olasılıklarını arttırır. Zamanla, bu genler ve özellikler daha yaygın hale gelir. Böylece araştırmacılar, örneğin, belirli özelliklerin (çizgili katlar gibi) arkasındaki genleri bulabilirler. Veya belirli özellikleri belli bir ortamdaki başarıya bağlayabilirler (örneğin kasırga vuruşlu adalardaki uzun bacaklı kertenkeleler gibi). Laboratuarda yetişen mikroplarla yapılan bazı deneylerin ötesinde, tüm noktaları nadiren birbirine bağladılar.

Barrett’ın başardığı şey buydu. Harvard Üniversitesi'nden Hopi Hoekstra, araştırmaya liderlik eden yüzlerce fare ve yıllarca süren araştırmalarla, kendisi ve meslektaşları gerçek dünyada “doğal seleksiyonla tüm evrim sürecini” gösterip ölçebildi. “Hepsi bir arada.”

Aynı zamanda kıçından bir acı oldu. “Mutlak cehalet iyi bir şeydi,” dedi Barrett, bu noktaya kadar sadece küçük balıklarla çalışmıştı. “Farelerle çalışan herkes bunu asla denemezdi.”

Ekip Bill Ward'a bindiğinde, yerel bir hırdavatçıdan 30.000 sterlinlik paslanmaz çelik levha satın aldı ve düz yataklar ve forkliftler kullanarak çiftliğe sürdüler. Orada, iki ayak derinliğinde siperlerdeki plakaları diktiler ve her iki tarafında da 164 fit kare kare muhafazalar oluşturdular. Hafif kum üzerine bu üç kalem, karanlık toprağa da üç kalem koydular.

İlk başta, çelik kalemler işe yarıyordu. Fareler plakaların altına kazamazlar ya da üzerlerine tırmanamazlardı. Bununla birlikte, bitişik plakaların tam olarak uyuşmadığı boşluklardan gizlice girmekte son derece iyiydiler, bu yüzden takım her şeyi kazmak ve eklemlerin etrafına beton dökmek zorunda kaldı.

Doğanın kendisi takıma karşı seçim yapmak için istekli görünüyordu. Bir yolculukta, yüksek rüzgarlar neredeyse çelik plakaları taşıyan kamyona çarptı. Bir keresinde bir ekip üyesi bayıldı ve kendisini bir çelik parçanın üzerine kesti. Kış aylarında, duvar boyunca kar rampaları birikirdi, bu yüzden ekibin plakalara fazladan bir kafes katmanı eklemesi gerekiyordu. Ayrıca, kapalı alanlardaki tüm çıngıraklı yılanları yakalamak ve duvarlara atmak zorunda kaldılar; Bill yardım etti. “Sahada her şey ters gidiyor” diyor Hoekstra. “Ve biz kazıcı değil pipetlerle uğraşıyoruz.”

Her şey nihayet ayarlandığında, ekip kasaların içindeki her fareyi tahliye etti ve çevresindeki tepelerden yaklaşık 500 tane daha yakaladı. Her kemirgenin fotoğrafını çektiler, bir DNA örneği aldılar, omuzlarının arasına küçük bir radyo çipi yerleştirdiler ve mahfazalardan birine bıraktılar.

Zaman geçtikçe, farelerin birçoğu baykuşlara avlandı, ancak üç ay sonra, ekip geri kalanları geri aldı ve geri aldı. Yeterince kesin olarak, ortalama kurucu kemirgenlerle karşılaştırıldığında, ortalama kurtulanların hafif-kum mahfazalarda gözle görülür şekilde daha hafif ve kara-topraklarda daha koyu olduğunu buldular. En göze çarpan bireylerin ölümleriyle, başlangıçta aynı iki popülasyondan sağ kalanlar, farklı çevreleri sayesinde farklı yönlere kaymıştır. Hoekstra, “Geçmişinizle eşleşirseniz, hayatta kalma olasılığınızın daha yüksek olması sezgisel” diyor. “Ama bu yıllardır çok öykülerdi.” Bu deney, çok önemli olduğunu gösterdi.

Daha basit bir çalışma burada durabilirdi, ama takım daha da derinleşti. Ekip üyesi Stefan Laurent, farelerin 481'inde, kürk rengine bağlı Agouti adında bir geni dizdi. Işık muhafazalarında daha yaygın hale gelen yedi mutasyonu buldu ve karanlık olanlarda daha nadir gördü.

Delta-Ser olarak bilinen, özellikle güçlü bir etkiye sahip görünüyordu. Bir başka ekip üyesi olan Ricardo Mallarino, normal laboratuar farelerinin Agouti genlerine yapılan bu mutasyonu tasarladığında, kemirgenler gözle görülür şekilde daha hafif katlarla büyüdü. Ne olmuştu?

Agouti geninin, sarı-kahverengi bir pigment üretimi yoluyla kürk rengini etkilediği bilinmektedir. Fakat bunun için diğer genlerle ortak olması gerekiyor. Mallarino, delta-Ser mutasyonunun, bu ortaklıkları kolaylaştıran gen kısmını bozduğunu buldu. Agouti'yi yalnız çalışmaya zorlar, bu da daha az pigment ürettiği anlamına gelir. Bu bir mutasyon, farelerin insan gözünün farkı görebileceği kadar kürkünü hafifletmişti. “Ve şimdi nedenini biliyoruz” diyor Hoekstra.

Laboratuvarda, bilim adamları Agouti'yi dürtüp kürk rengini kontrol ettiğini gösterebiliyor, Princeton Üniversitesi'nden Luisa Pallares'e evrimi de ekliyor. Fakat bu, gendeki değişikliklerin aslında vahşi doğada renk farklılıklarını artırdığı anlamına mı geliyor? Bu sorunun parça parça deneyleri ile ele alınması çok zor olacaktır. Ancak Hoekstra’nın çalışması sayesinde, cevap net bir evet. Deneyin başlangıcında, delta-Ser mutasyonu altı ekin hepsinde eşit derecede yaygındı. Üç ay sonra, iki ışıkta daha yaygın hale geldi ve tüm karanlık olanlarda daha nadir hale geldi - ve kemirgenlerin kürkleri buna göre değişmişti. Doğal seçilimin şekillendirdiği çeşitliliği açıkça ortaya koyuyor. Pallares, "Çalışma çok iddialı ve sonuçlar tamamen ödendi" diye ekliyor.

Virginia Tech'teki evrimsel bir biyolog olan Martha Muñoz, renk eşlemeli farelerin hayatta kalma ihtimalinin daha yüksek olduğunu ve bu modelle ilişkili mutasyonlar bulduğunu “literatürde mükemmel ve gerçekten çok nadir olacağını söyledi” diyor. “Ama onlar daha derine kazdılar. Çok net bir evrim paterni aldılar ve birkaç farklı katmanda parçaladılar. Bu daha önce görülmemiş. ”

Neredeyse on yıl sonra, Barrett, Hoekstra ve meslektaşları, koyu tüylü farelerin Wild Bill’in yonca çiftliğinin topraklarında hayatta kalma ihtimalinin daha yüksek olduğunu, daha hafif tüylü bireylerin ise yakındaki bir parkın daha beyaz kumlarına karşı büyüdüğünü gösterdi. Kürk rengindeki bu değişikliklerin büyük ölçüde belirli bir gendeki mutasyonlara bağlı olduğunu buldular. Bu mutasyonlardan birinin farenin saç rengini nasıl değiştirdiğini tam olarak ortaya çıkardılar.

Başka bir deyişle, bir mutasyonun zamanla daha yaygınlaştığını gösterdiler çünkü sahiplerini çevrelerine daha uygun hale getiren fiziksel bir özellik yaratıyorlardı. Kapsamlı bir şekilde ölçülen evrimin özü.

Berkeley'deki California Üniversitesi'nden Erica Bree Rosenblum “Bir popülasyonda çeşitlilik olduğunda doğal seçilimin ne kadar hızlı gerçekleşebileceğini ve doğal sistemlerde genetik değişimlerin gerçek zamanlı olarak nasıl izlenebileceğini göstermektedir” diyor.

Deney hala devam ediyor. Tüm orijinal fareler öldü, ancak şimdi çelik duvarlı kalemleri hakkında merak uyandıran yeni nesiller üretmeden önce. Ekip bu progenilerin ebeveynlerinden nasıl farklılaştığını görmek ve tüm genomlarını analiz etmek için Agouti geninin ötesine bakmak istiyor.

Barrett, Valentine halkının çalışmaya bu kadar yatırım yapmasına yardımcı olduğunu söyledi. “İlk başta biraz deli olduğumuzu düşündüler” dedi ve “ama çok iyi arkadaşlar edindik. Kasabadaki herkes deneyi biliyordu. İnsanlar, çevremizi kontrol etmek için gezilerimiz arasında dışarı çıkarlardı. Bize Mouseketeers diyorlar. ”

Kabaca Nebraskaların üçte biri, canlıların şimdi olduğu gibi yaratıldığına inanıyor. Üçüncü bir üçüncü evrim, ancak Tanrı’nın tasarımından kaynaklandığını düşünüyor. Bu inançlar göz önüne alındığında, Barrett’a çalışmaları hakkında yeni arkadaşlarıyla konuşurken hiç direnç görüp görmediğini sordum. “İlk seyahatlerde, insanlarla ilk tanıştığımda, genel olarak genetik ve doğal seçilim hakkında konuşurdum. E kelimesini kullanmazdım ”dedi. “ABD'nin bazı bölgelerinde, insanların sizi dinlemekten vazgeçtiği sözcükleri tetikleyenlerden biri.”

Ancak, açıkça reddetmiş olsalar bile hepsinin evrimin özünü kavradığını ekledi. “Birçoğu miras ve genetik konusunda çok iyi bir anlayışa sahip çiftçiler” dedi. “Birçoğu avlanıyor, bu yüzden en güzel şeylerin hayatta kalmasını sağladılar. Çeşitliliği anlıyorlar ve yavaş bir geyiğin hızlı bir geyikten daha kolay ateş edildiğini biliyorlar. Kalıtım, çeşitlilik, zindelik… bütün parçalar orada. ”

“Asla çok fazla zorlamadım. Asla açıkça söylemedim, ‘Buna inanıyor musun, inanmıyor musun? Şimdi sizi ikna ettim mi? ”Dedi. “Barbekülerde biralar ve lise futbol oyunlarında uzun konuşmalar yaptım. Ve sonraki yolculuklarda, E kelimesini kullanabileceğimi ve çakmak alamayacağımı öğrendim. ”

Bu yazı hakkında ne düşündüğünüzü duymak istiyoruz.

Kaynak: Ed Yong