Er guppier eksempler på darwinistisk makroevolusjon?
Av Emily Reeves, 7. mai 2024. Oversatt herfra

I 1961, i de bratte fjellstrømmene i Trinidad, hvor fossefall skaper barrierer som rovfisk ikke kan overvinne, la en biolog ved navn Caryl Haskins merke til og dokumenterte variasjonen og populasjonsstrukturen til samfunnene til de små ferskvannsfiskene vi kaller guppier. (Haskins et al. 1961)

Bilde 1. Guppi -mest kjent som akvariefisk i Norge (Poecilia eticulata)

Dette lanserte en serie vakre eksperimenter ledet av professor David N. Reznick, som fanget guppier fra nedstrømsbassengene (hvor rovdyr er utbredt) og flyttet dem oppstrøms (hvor rovdyr er sjeldne). Eksperimentene ble designet for å svare på følgende spørsmål: "Hvordan, hvorfor og hvor raskt skjer adaptiv evolusjon i den virkelige verden?" (Reznick og Travis 2019) Det Reznicks team observerte er atguppiene fra nedstrømsbassengene gjennomgikk raske transformasjoner når de ble plassert i det nye oppstrømsmiljøet. Transplantasjonene tok lengre tid å bli kjønnsmodne og ble større. Men hastigheten dette skjedde med var overraskende høy. Da teamet beregnet utviklingshastigheten for disse genetiske endringene, ved å bruke en enhet kalt Darwin, rapporterte de atguppiene endret seg med en hastighet på 3 700 til 45 000 Darwin mens de fleste av ratene funnet i fossiler bare er 0,1 til 1,0 Darwin.

'Darwin' er en enhet for evolusjonær endring satt av J. B. S. Haldane i 1949. Den brukes mest i paleontologi for å sammenligne makroevolusjonære endringer i fossiler. Siden den åpenbare store forskjellen mellom miljøene oppstrøms og nedstrøms var mangel på rovdyr oppstrøms, ble den fenotypiske observasjonen - at de transplanterteguppiene hadde forsinket tiden til kjønnsmodning og ble større - tolket som den direkte effekten av at de større fiskene ikke ble byttedyr. Dette ble opprinnelig tolket som bevis på at "evolusjon i naturen kunne være langt raskere, i flere størrelsesordener, enn det som ble antydet fra fossilregisteret". (Science News Staff 1997) Faktisk rapporterte Science News i 1997:
Fordiguppiene utviklet seg med så mye raskere hastigheter enn de estimerte fra fossilregistrene, antyder Reznick at seleksjon på så korte tidsskalaer er kraftige nok til å stå bak store evolusjonære endringer. Han argumenterer for at studien viser at det er "mulig å forene storskala evolusjonære fenomener ... med det vi kan se i vår livstid." (Science News Staff 1997)

Den ydmyke guppien
Siden denne kunngjøringen har den ydmyke guppien ikke bare blitt omtalt som et eksempel på evolusjon som skjer foran øynene våre, men også som et eksempel som viser at rask makroevolusjonær endring er mulig. Men det var mange antakelser i disse tidlige analysene. For eksempel antok alle (inkludert meg selv) at predasjon var direkte ansvarlig for guppy-fenotypiske forskjeller. Dette er eksemplifisert i Kenneth Millers oppsummering av eksperimentene i boken hans Finding Darwin’s God: A Scientist’s Search for Common Ground Between God and Evolution. Miller, som er kritiker av intelligent design og biolog ved Brown University, forklarer at naturlig seleksjon (spesielt rovdyrbasert seleksjon) vil gi en stor belønning til oppstrøms-transplantasjonene for en lengre vekstperiode siden større hunner betyr flere egg.
"Nårguppiene først ble transplantert oppstrøms til et rovdyrfritt miljø, ville naturlig seleksjon gi enhver tendens til en lengre vekstperiode før seksuell modenhet en stor belønning - sjansen til å produsere flere avkom, ettersom antall egg en hunn kan produsere øker med en økning i kroppsstørrelse." (Miller 2007)

Bilde 2. Hvor er bevisene for makro-evolusjon?

Men Reznick og hans gruppe er forsiktige forskere, og de innså at en rekke hypoteser kan være ansvarlige for endringene de hadde observert da nedstrøms guppy med høy predasjon ble transplantert til oppstrøms lavpredasjonsmiljø. Heldigvis var Reznick og gruppen hans på høyde med utfordringen til å designe og utføre eksperimenter for å teste disse hypotesene.

Risikoen for å bli spist
I følge den predasjonsdrevne seleksjonshypotesen voksteguppiene seg større når predasjonen ble avslappet. Dette tyder på at i nedstrøms bassengene der predasjonen er høyere, må de større voksne ha større risiko for å bli spist enn de mindreguppiene. De kom opp med en måte å merke individuelleguppier som ville tillate dem å bli gjenfanget, noe som gjorde at Reznicks team kunne beregne dødsratene for voksne og ungeguppier. Etter å ha samlet inn disse dataene fant de imidlertid at dødsratene var like for disse forskjellige størrelsene av guppier. Denne oppdagelsen viste at årsaken til endringen ikke kunne være direkte predasjon. Så, hva var årsaken til endringene?
La oss spole frem til når Reznick et al. fullførte mange flere eksperimenter og publisert en gjennomgang av resultatene deres. (Reznick og Travis 2019) De rapporterte:
I stedet for direkte predasjon som påvirketguppienes livshistorie, viste guppiene tetthetsavhengig utvalg som betyr at populasjonstettheten påvirket livshistorietrekk. I oppstrømsbassengene hvor det var lavere predasjon, vokste bestandene seg større, noe som førte til at bestandstettheten økte. Dette kan også ha en seleksjonseffekt. For å sitere direkte fra deres sammendrag: "Vi har vist at seleksjonsagenten på livshistorien, atferden og fysiologien i lavpredasjonssamfunn er høy populasjonstetthet og kaskaden av økologiske effekter som stammer fra det." (Reznick og Travis 2019) Med andre ord er den påståtte mekanismen at når populasjonen av guppier er høy, har visse individer som har spesifikke alleler en reproduktiv fordel, noe som fører til allelfrekvensendringer i populasjonen.

Bilde 3. Karakteristika ved populasjoner

Uavhengige populasjoner av guppier fra forskjellige bekker og bassenger viste parallelle allelfrekvensendringer etter at de ble flyttet fra nedstrøms til oppstrøms. Fra abstraktet: "Denne gradienten gjentas i mange elver; i hver av dem ser vi den samme divergensen mellom guppy-populasjoner i livshistorie, atferd, morfologi og fysiologi." (Reznick og Travis 2019) Dette betyr at de samme allelfrekvensendringene fra en gruppe guppier fra strøm A ble observert i en annen gruppe guppier fra strøm B. Dette forventes ikke dersom slike endringer skyldes tilfeldig mutasjon (TM). (van der Zee et al. 2022) Tross alt, hva er sjansene for at TM vil gjøre nøyaktig de samme endringene om og om igjen?
Ingen nye mutasjoner ble observert. I stedet endret den allerede eksisterende allelfrekvensen i populasjonen seg, og dette antas å skyldes naturlig seleksjon (NS) basert på stående genetisk variasjon. De sier, "den raske og repeterbare utviklingen av livshistorier i seks introduserte populasjoner betyr at denne evolusjonen ble drevet av stående genetisk variasjon i stedet for av nye mutasjoner." Dette betyr at tilpasningsevnen ble bygget inn i populasjonen av selve organismen. Det var ingen TM som gjorde noe nytt og nyttig, som deretter ble plukket ut av 'agenten' til NS.

Hva slags 'evolusjon' er dette da?
Vanligvis betraktes disse repeterbare, parallelle endringene som en utrolig visning av naturlig utvalg, med mange forskere som tror at den stående genetiske variasjonen til slutt oppsto fra tilfeldig mutasjoner så vel som mekanismen som nå opprettholder den. Dermed er TM/NS identifisert som den ultimate årsaken under både de direkte og indirekte hypotesene for hvordan rovdyr former guppy-evolusjonen. Er dette rettferdig? Reznicks arbeid viser at stående genetisk variasjon allerede var bakt inn i guppypopulasjonen, og etterlot ingen rolle for tilfeldig mutasjon. Fordi variasjonen ble bakt inn, plasserer dette nyhetsgenerering lenger tilbake i historien, inn i en setting der det er mindre direkte tilgang til miljøbelastningene som variasjonen reagerer på. Men vent, kreves ikke både TM/NS for at noe skal betraktes som evolusjon og et eksempel på makroevolusjon?

Kilden til adaptiv informasjon er ukjent

Bilde 4. Høye odds og derav liten sannsynlighet for menneskelig evolusjon

Å identifisere opprinnelsen til nyhetsgenerering som tilfeldige mutasjoner er sentralt for å gi et autentisk eksempel på darwinistisk makroevolusjon. I stedet er det vi har her et eksempel på hvordan populasjoner raskt tilpasser seg ved å bruke eksisterende genetisk variasjon. Dermed gir ikke disse resultatene gunstige bevis for darwinistisk makroevolusjon. I stedet demonstrerer de at et tidligere omtalt eksempel på "evolusjon som skjer foran øynene våre" bare er et eksempel på populasjonsdynamikk. Det er her bevaring av genetisk mangfold blant befolkningen betyr at individer i befolkningen representerer ulike optimaliseringer for unike miljøer. Det vesentlige spørsmålet som mange mennesker er nysgjerrige på gjenstår: Hva er kilden til den stående variasjonen eller genetiske mangfoldet som muliggjør tilpasning?

Dette etterlater oss på et sted hvor noen spørsmål har blitt løst, men de viktigste vedvarer. Tilfeldig mutasjon (TM) har blitt eliminert som årsak til de raske parallelle endringene hosguppiene. Rovdyrdrevet seleksjon, en form for naturlig seleksjon, har også blitt eliminert som en mulighet. Imidlertid gjenstår det utestående spørsmålet om hvor den stående genetiske variasjonen til slutt kom fra. I mitt neste innlegg vil jeg utforske dette spørsmålet videre.

EMILY REEVES -Bilde 5.

Emily Reeves er en biokjemiker, metabolsk ernæringsfysiolog og aspirerende systembiolog. Doktorgradsstudiene hennes ble fullført ved Texas A&M University i biokjemi og biofysikk. Emily er for tiden en aktiv kliniker for metabolsk ernæring og ernæringsgenomikk ved Nutriplexity. Hun liker å identifisere og designe ernæringsintervensjon for subtile medfødte metabolismefeil. Hun jobber også med stipendiater fra Discovery Institute og det større vitenskapelige samfunnet for å fremme integrering av ingeniørvitenskap og biologi. Hun tilbringer helgene sine på tur med mannen sin, brygger kombucha og løper i nærheten av Puget Sound.

Oversettelse, via google oversetter, og bilder ved Asbjørn E. Lund