Uno dei principali processi di evoluzione - la selezione naturale - si sta svolgendo proprio davanti ai nostri occhi. Nell'ultimo mezzo secolo sulla Terra sono comparsi insetti che non hanno paura dei pesticidi, topi non sensibili al veleno e batteri resistenti agli antibiotici. Chi e come si adatta alle condizioni avverse.
Sopravvissuti all'uragano
Nell'estate del 2017, un gruppo di scienziati dell'Università di Harvard ha osservato popolazioni di piccole lucertole, Anolis scriptus, che vivevano nelle isole Turks e Caicos nelle Indie occidentali. Quattro giorni dopo la fine della spedizione, gli uragani Irma e Maria hanno colpito l'arcipelago. Sei settimane dopo, i biologi sono tornati lì per raccogliere nuovamente i dati.
Si è scoperto che dopo il disastro naturale, le lucertole sono cambiate notevolmente: le dita dei piedi sopravvissute erano in media più lunghe, gli arti anteriori erano più grandi, il corpo era più corto e le ossa della coscia erano più piccole. Gli scienziati hanno suggerito che questi segni hanno aiutato i rettili a sopravvivere all'uragano e ora prenderanno piede nelle prossime generazioni di Anolis scriptus che vivono sulle isole.
Dopo gli uragani Irma e & quot; Maria & quot; nel 2017, l'aspetto delle lucertole Anolis scriptus, che vivono sulle isole delle Indie occidentali, è cambiato - negli animali sopravvissuti, le dita delle zampe erano in media più lunghe, gli arti anteriori erano più grandi, la lunghezza del corpo era più corta / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Evoluzione artificiale
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Quindi, grazie agli elementi impetuosi, i ricercatori per la prima volta hanno osservato la selezione naturale in natura. Prima di questo, i processi di adattamento degli organismi viventi alle mutevoli condizioni ambientali e alla speciazione venivano simulati artificialmente nei laboratori.
Molto spesso, i batteri sono diventati oggetto di studio: si moltiplicano abbastanza rapidamente e il loro genoma è di piccole dimensioni, il che rende possibile studiare i processi in un tempo relativamente breve che impiegano migliaia di anni in organismi più complessi. L'esperimento più famoso, iniziato nel 1988 e che continua ancora oggi, è stato organizzato da un gruppo di scienziati dell'Università del Michigan, guidati dal biologo evoluzionista Richard Lensky.
Nel febbraio 1988, i ricercatori hanno creato dodici popolazioni di un singolo ceppo di Escherichia coli (E. coli) e le hanno collocate in un ambiente artificiale in cui il glucosio era l'unica fonte di cibo. Inoltre, il citrato era presente nella soluzione, ma E. coli non poteva nutrirsi di esso.
Dodici popolazioni di batteri E. coli che sono state osservate dagli scienziati per 30 anni. Foto: Brian Baer e Neerja Hajela.
Per trent'anni (più di 68mila generazioni di Escherichia coli sono cambiate), i batteri in tutte le popolazioni sono cresciuti e hanno imparato ad assorbire meglio i nutrienti, compreso il citrato. Le mutazioni che hanno permesso a E. coli di adattarsi al loro ambiente erano diverse in tutte le popolazioni, ma si sono verificate negli stessi geni: ogni comunità batterica ha cercato di trovare il proprio percorso evolutivo.
Denti più forti, teste più grandi
A volte gli organismi complessi si adattano alle condizioni ambientali non per millenni, ma molto più velocemente. Ad esempio, la lucertola muraiola Podarcis sicula, che vive su una delle isole del Mar Adriatico, ha cambiato in soli 36 anni le dimensioni, la forma della testa e la struttura del tubo digerente, sebbene geneticamente siano ancora indistinguibili dai parenti che vivono altrove.
Nel 1971, i ricercatori hanno trasportato cinque coppie di adulti di Podarcis sicula dall'isola di Pod Kopiste al vicino Pod Markaru. Le condizioni nel nuovo posto assomigliavano al solito habitat, ma praticamente non c'erano predatori terrestri e dopo trent'anni i rettili che si erano diffusi in tutta l'isola erano esternamente diversi dai loro parenti a Pod Kopist.
La lucertola muraiola (Podarcis siculus), una volta trasferita sull'isola di Pod Markaru, cambiò aspetto: divenne più grande, i suoi arti posteriori furono accorciati e una valvola ileocecale Kurt W. Becker / Lucertola campestre a caccia apparve nel tratto gastrointestinale.
Le lucertole dei coloni aumentarono di dimensioni, iniziarono a correre più lentamente (i loro arti posteriori si accorciarono), le loro teste apparivano più massicce e i loro denti erano più forti, perché sul Pod Markaru dovevano nutrirsi principalmente di piante dure e fibrose, e non di insetti, come prima. A causa dei cambiamenti nella dieta degli animali, è apparsa anche una nuova struttura nel tratto gastrointestinale: la valvola ileocecale, che forma una sorta di camere di fermentazione nell'intestino, in cui i microbi abbattono pezzi di cibo vegetale difficili da digerire.
La vita sull'isola ti rende più intelligente
In generale, gli animali delle isole, di regola, interessano di più gli scienziati rispetto ai loro cugini della terraferma: sulle isole l'evoluzione è più veloce. Gli animali grandi, una volta isolati, diventano più piccoli, quelli piccoli, al contrario, diventano enormi, e talvolta in brevissimo tempo.
La vita sulle isole a volte offre vantaggi inaspettati. Come ha scoperto un gruppo internazionale di scienziati, dopo aver analizzato i dati sulla dimensione del cervello di undici e mezzo migliaio di uccelli appartenenti a 1931 specie, il cervello degli uccelli delle isole è più grande di quello dei parenti continentali, e questo è il risultato dell'evoluzione.
Il corvo della Nuova Caledonia fa la "moneta" per il distributore automatico. Foto: Jelbert et al. / Rapporti scientifici 2018.
Le condizioni di vita sulle isole sono meno prevedibili e, se la situazione peggiora, è più difficile spostarsi in un altro luogo che nel continente. Pertanto, un grande cervello capace di un comportamento adattivo più complesso è un vantaggio evolutivo. Questi risultati supportano le osservazioni del corvo della Nuova Caledonia (Corvus moneduloides), che può utilizzare strumenti e ricrearli dalla memoria, e del fringuello del picchio (Camarhynchus pallidus), che può utilizzare strumenti e persino elaborarli.
Topi che non possono essere avvelenati
Condizioni di vita sfavorevoli costringono gli animali continentali a evolversi rapidamente. Questo è successo con i normali topi domestici. Dagli anni '50, sono stati avvelenati con il veleno del warfarin: alcuni individui resistenti a questo pesticida sono stati trovati già nel 1964 e nel 2011 gli scienziati hanno descritto una popolazione di topi domestici (Mus musculus domesticus), su cui il warfarin non agisce affatto.
Un adattamento così rapido (60-70 anni non è nulla per gli standard dell'evoluzione) è stato dovuto alla riproduzione incredibilmente veloce di questi roditori. Come sottolineano i ricercatori tedeschi, la resistenza al veleno è il risultato di una mutazione nel gene vkorc1, che è presente nei genomi di tutti i mammiferi ed è responsabile del lavoro della vitamina K.
I costanti tentativi di una persona di distruggere determinati parassiti e parassiti, di regola, vanno di lato. È il desiderio di sconfiggere infezioni mortali che ha portato alla comparsa di superbatteri resistenti agli antibiotici e il desiderio di proteggere le piante dagli insetti ha portato alla diffusione di animali resistenti ai pesticidi. Nell'ultimo mezzo secolo sono stati registrati più di due casi e mezzo di adattamento di insetti nocivi a vari veleni.
Alfiya Enikeeva
