Informație

De ce majoritatea animalelor nu par să evolueze niciodată de-a lungul mileniilor?


Oamenii spun adesea, inclusiv cei cu cunoștințe extinse în biologie, că o anumită specie de animal va evolua într-un fel sau altul:

  1. Din medii în schimbare.

  2. Mutații.

  3. Posibil chiar inginerie genetică de la animale umane.

Întrebarea mea constă în faptul că, în afară de această din urmă opțiune, de ce nu s-au schimbat diferențele în marcarea animalelor (cu excepția oamenilor), morfologie, inteligență, ADN, comportament sau orice obiceiuri de-a lungul a mii sau (posibil milioane) de ani ?

Un gândac a avut același comportament pe care l-a avut astăzi cu mai bine de 10 milioane de ani în urmă și nu s-au înregistrat progrese în specie nici măcar.

Vă face să puneți la îndoială evoluția, pentru că de ce alte animale (cum ar fi gândacii) nu au modificări de peste 10 milioane de ani, totuși oamenii, ca mine și voi, oarecum, avem într-o perioadă relativă similară cu perioada geologică legată de mai sus , a evoluat de la sulița care aruncă hominizi în cineva suficient de strălucit pentru a medita chiar la această întrebare.

Dacă oamenii moderni sunt rezultatul mutațiilor în gene, de ce nicio specie de-a lungul a sute de milioane de ani nu a fost suficient de aptă sau a avansat mental așa cum am făcut-o noi, sau chiar în nici un fel?


Cum de cele mai multe animale par să nu evolueze niciodată de-a lungul mileniilor?

Cuvântul „pare” din întrebarea dvs. nu trebuie neglijat. Pari să presupui că gândacii (sau majoritatea animalelor, după cum spui) nu s-au schimbat prea mult în ultimele zeci sau sute de mii de ani. Dar ce știi despre asta (fără supărare aici)? Ați analizat de fapt multe tipuri de cercetări care estimează rata de evoluție a diferitelor linii alese aleatoriu în ultimii 500.000 de ani? Cred că presupui că alte specii au evoluat mai lent decât oamenii, decât să știe asta. Și cu siguranță veți acorda mult mai multă importanță evoluției genei FoxP2 (implicată în limbaj) decât unei gene care permite gândacilor să aibă un simț al mirosului mai bun. Aceasta este o imagine părtinitoare a ceea ce este o rată de evoluție. Ar fi mult mai înțelept să considerăm o rată de evoluție ca ceva asemănător cu numărul de mutații noi apărute care au reușit să se stabilească în populație. Vezi rata de evoluție a lui Haldane și unitatea Darwin. Vă rog să nu faceți greșeala să credeți că a fi inteligent (sau complex) este un fel de obiectiv al evoluției și cei care nu sunt deștepți (sau complexi) sunt „mai puțin evoluați” sau că au evoluat mai încet.

De asemenea, se pare că doriți să indicați evoluția ADN-ului și evoluția obiceiurilor. Cred că ați putea fi apreciat de evoluția cunoștințelor și culturii umane. Dar acesta este, evident, ceva care nu are de-a face cu evoluția genetică, ci este mai degrabă o chestiune de capacitate cognitivă. Nu puteți compara schimbarea culturii și tradițiilor insectelor și oamenilor, deoarece insectele nu au tradiții în mare parte.

Acum, acest lucru este în mod evident adevărat că liniile diferite evoluează în ritmuri diferite. Multe lucruri influențează aceste rate, cum ar fi dimensiunea populației, rata de mutație, timpul de generare, presiunea de selecție (care ar putea depinde de structura socială sau de rata schimbării mediului, de exemplu). În acești termeni, aș crede mai degrabă Homo sapiens ca o descendență care ar trebui să aibă o rată evolutivă destul de lentă.

Homo sapiens este o specie destul de recentă. Și speciația este adesea legată de divergența fenotipică, de concurența de nișă și complementaritatea de nișă și, prin urmare, cu o rată ridicată de evoluție. În acești termeni, aș crede că oamenii sunt o descendență cu o rată evolutivă ridicată.


în afară de această ultimă opțiune, de ce nu s-au schimbat diferențe în marcajul animalelor (cu excepția oamenilor), morfologie, inteligență, ADN, comportament sau orice obiceiuri de-a lungul a mii sau (posibil milioane) de ani?

Ce dovezi te conduc la această concluzie? Pentru cai, exemplu. (Din articolul talkorigins):

Primul echid a fost Hyracotherium, un mic animal de pădure de la începutul Eocenului. Acest animal mic (10-20" la umăr) nu semăna deloc cu un cal. Avea un aspect „cainel” cu spatele arcuit, gâtul scurt, botul scurt, picioarele scurte și coada lungă. Se răsfoia pe fructe și frunziș destul de moale și, probabil, zbârnâit din desiș în desiș ca un cerb muntjac modern, doar mai prost, mai lent și nu la fel de agil. Acest faimos ecvide a fost odată cunoscut sub numele minunat de "Eohippus", adică "cal zori". Unii Hyracotherium trăsături de observat: picioarele erau flexibile și rotative, cu toate oasele majore prezente și nefuzionate. 4 degete pe fiecare picior din față, 3 pe picioarele din spate. Vestigii ale primelor degetele de la picioare (și al doilea, în spate) încă prezente. Hyracotherium mergea pe tampoane; picioarele sale erau ca niște picioare căptușite ale câinelui, cu excepția cu mici „copote” pe fiecare deget de la picior în loc de gheare. Creier mic, cu lobi frontali în special mici. Dinți cu coroană joasă, cu 3 incisivi, 1 canin, 4 premolari diferiți și 3 molari „de șlefuire” pe fiecare parte a fiecărei maxilare (aceasta este „formula primitivă a mamiferului” dinților). Cuspizii molarii erau ușor conectați în crestele joase. Dinții tipici ai unui browser omnivor.

Deci, din aceasta, concluzionați că ADN-ul, morfologia și inteligența cailor nu s-au schimbat deloc în 50 de milioane de ani?


Aceasta este o întrebare dificilă. În primul rând, evoluția tinde să fie lentă, deși au existat exemple recente de evoluție foarte rapidă. Deci, pentru majoritatea proceselor evolutive, nu suntem prezenți suficient de mult timp pentru a le vedea fie că se întâmplă, fie pentru a vedea rezultatul. Prin urmare, este, de asemenea, greu de spus că nu se întâmplă nicio evoluție - vezi exemplul gândacului tău. De unde știi că aceste animale sunt aceleași ca acum 10 milioane de ani? Și chiar dacă este așa, poate însemna, de asemenea, că aceste animale se potrivesc atât de bine pe nișa lor, încât nu există prea multă presiune pentru o adaptare ulterioară.

Acest lucru se poate schimba destul de repede ca exemple de acarieni (aici un raport în BBC, aceasta este publicația originală). Un alt exemplu de evoluție rapidă (a animalelor mai mari) sunt Ciclidele din Lacul Victoria, care s-au dezvoltat noi după ce ultima dată lacul s-a secat complet, cam cu 12.000 de ani în urmă. După aceea, s-au dezvoltat aproximativ 300 de specii endemice (vezi aici), care au fost apoi reduse de poluare și alte probleme de mediu. Restul speciilor evoluează din nou pentru a ocupa nișele libere (vezi aici).

În cazul omului, suntem destul de norocoși, că niciun alt animal inteligent nu a apărut până acum. Ar fi luptat pentru aceeași nișă biologică și același spațiu de locuit, cu o specie în cele din urmă dispariția. Acest lucru sa întâmplat, de exemplu, cu toate celelalte specii homo (habilis, erectus, neanderthalensis). Ca specie, suntem destul de tineri (aproximativ 200.000 de ani), deci se întâmplă ceva. Și există o diversiune genetică între oameni, dar totuși nu la fel de mult, încât nu ne mai putem traversa. Și cu 7 miliarde dintre noi acum prezenți, nu este atât de ușor ca mutațiile să apară la rata noastră de reproducere.


Ca răspuns la această parte:

Dacă oamenii moderni sunt rezultatul mutațiilor genelor, cum se face că nicio specie de-a lungul a sute de milioane de ani nu a fost suficient de potrivită sau nu a avansat mental așa cum am avut-o, sau chiar în niciun fel?

Toate animalele sunt rezultatul evoluției, care include mutații.

Acum, ceea ce ar trebui să înțelegeți este că schimbările evolutive trebuie selectate, dar, de asemenea, trebuie să fie imediat utile organismului dacă acestea costă mai mult.

Există o tendință pe termen lung în descendența noastră către dimensiuni crescute ale creierului. Animale -> Mamifere -> Primate -> Oameni. Această dezvoltare pe termen lung nu trebuie să se fi întâmplat în primul rând. În perioada Jurasică, cel mai de succes grup de animale erau dinozaurii, care în general aveau creier mic.

În plus, creierul nostru necesită mult mai multe calorii decât creierul unui cimpanzeu, să zicem. Chiar dacă aveți o filiație care, de-a lungul generațiilor, are tendința către dimensiuni mai mari ale creierului, ar trebui, de asemenea, să fie capabil să vâneze sau să hrănească mai mult în compensarea nevoilor calorice crescute. Dacă nu ar fi capabil să facă acest lucru, un creier mai mare ar fi de fapt o caracteristică profund negativă, o scurgere inutilă de energie.

În plus, beneficiile inteligenței sporite sunt extrem de circumstanțiale. Luați în considerare dacă ați dat unui ghepard toată puterea creierului unui om. S-ar putea atunci să înțeleagă că, dacă ar săpa o gaură și a așezat iarbă falsă peste ea, ar putea prinde o antilopă pentru mai puțin efort decât să fie nevoită să o urmărească și să o urmărească. Mai puțin efort înseamnă mai puține calorii cheltuite și, în cele din urmă, cea mai mare parte a fitness-ului unui organism are de-a face cu cât de multă energie cheltuiește în încercarea de a procura energie (calorii).

Dar lipsind degetele mari și mâinile opozabile cu cifre, ar fi puțin probabil să realizeze așa ceva. De asemenea, astfel de sarcini sunt mai eficiente atunci când sunt realizate de un grup, dar multe animale nu se coordonează la nivel de grup la fel de extins ca oamenii. Deci, ceea ce avem sunt cel puțin 3, dar probabil multe alte lucruri care trebuie să se unească toate în aceeași specie pentru ca ele să se ridice în vârful lanțului trofic așa cum am făcut noi:

  • Membrele destre (adică degetele mari opozabile și cifrele separate)
  • Creierul s-a triplat ca mărime (în raport cu alte specii de maimuță)
  • Comportamentul unei coordonări extinse de grup (triburi)

După cum vă puteți imagina, o specie care ne dezvoltă inteligența și o folosește pentru a domina ecosistemul local la fel de extins ca și noi este, prin urmare, o raritate.


Evoluția este un proces continuu; nu are un scop sau direcție predeterminată; nu se oprește niciodată. Nimic nu se oprește niciodată pentru că totul este mereu în mișcare, în continuă schimbare.

Este omul mai inteligent acum decât acum câteva mii de ani? Oare omenirea a înțeles mai bine regatul fenomenal și noumenal acum decât oamenii care au compus Upanișadele, Brahmanele, Vedele ~ acum 2.500 de ani, care a fost precedată de sute, dacă nu de mii de ani, de transmitere orală (mituri) de la generație la generație?


De ce îmbătrânim? O comparație cu 46 de specii

De ce îmbătrânim este o întrebare evolutivă dificilă. Un set complet de ADN rezidă în fiecare dintre celulele noastre, la urma urmei, permițând celor mai multe dintre ele să se replice din nou și din nou și din nou. De ce nu toate țesuturile se regenerează pentru totdeauna? Nu ar fi asta avantajos din punct de vedere evolutiv?

De la începutul anilor 1950, biologii evoluționisti au venit cu câteva explicații, toate rezumând la aceasta: Pe măsură ce îmbătrânim, fertilitatea noastră scade și probabilitatea noastră de a muri - prin coliziune cu autobuzul, lupta cu sabia, boala, orice - crește. Această combinație înseamnă că bazele genetice ale îmbătrânirii, oricare ar fi acestea, nu se dezvăluie decât după ce ne reproducem. Pentru a folosi limbajul biologiei evoluționiste, ei nu sunt supuși presiunii selective. Și asta înseamnă că senescența, așa cum scria W.D. Hamilton în 1966, „este un rezultat inevitabil al evoluției”.

Astăzi, în Nature, biologul evoluționist Owen Jones și colegii săi au publicat o comparație inedită de acest fel a modelelor de îmbătrânire ale oamenilor și ale altor 45 de specii. Pentru oamenii (inclusiv eu) care tind să aibă o perspectivă asupra biologiei orientată spre oameni, lucrarea este o plimbare nebună și distractivă. Sigur, unele specii sunt ca noi, cu fertilitatea în scădere și mortalitatea crescând în timp. Dar multe specii prezintă modele diferite - în mod bizar diferit. Unele organisme sunt opusul oamenilor, devenind mai susceptibile de a se reproduce și mai puțin probabil să moară cu fiecare an care trece. Alții arată o creștere atât a fertilității, cât și a mortalității la bătrânețe. Alții încă nu arată nicio schimbare a fertilității sau a mortalității pe întreaga durată a vieții.

Această diversitate va fi surprinzătoare pentru majoritatea oamenilor care lucrează la demografia umană. „Suntem un pic miopi. Credem că totul trebuie să se comporte la fel ca noi ”, spune Jones, profesor asistent de biologie la Universitatea din sudul Danemarcei. „Dar dacă mergi și vorbești cu cineva care lucrează la pești sau crocodili, vei descoperi că probabil că nu ar fi atât de surprins.”

Ceea ce este cel mai interesant pentru Jones nu este doar marea diversitate a arborelui vieții, ci și tiparele ascunse în el. Studiul său a constatat, de exemplu, că majoritatea vertebratelor prezintă modele similare, în timp ce plantele sunt mult mai variabile. „Trebuie apoi să începi să te întrebi, de ce sunt aceste tipare așa cum sunt?” el spune. „Acest articol pune probabil mai multe întrebări decât răspunde”.

Această comparație cuprinzătoare nu a necesitat echipamente de înaltă tehnologie, probabil că ar fi putut fi făcută acum un deceniu, dacă nu chiar înainte. Dar nimeni nu o făcuse. O provocare este că a necesitat o scufundare profundă în literatura publicată pentru a) găsi datele brute despre toate aceste specii și pentru a b) lua legătura cu cercetătorii care au efectuat lucrările de teren pentru a vedea dacă ar fi dispuși să împărtășește-l.

După completarea tuturor acestor date, a apărut problema standardizării acestora. Ratele de mortalitate și fertilitate ale diferitelor organisme pot diferi în funcție de ordinele de mărime. Mai mult, pentru unele specii - cum ar fi mangrova albă, broasca cu picioare roșii și crabul pustnic - aceste date provin din etape definite de dezvoltare, mai degrabă decât pe întreaga durată de viață. Jones a evitat aceste obstacole definind „mortalitatea relativă” și „fertilitatea relativă” pentru fiecare specie, calculate prin împărțirea fertilității sau a mortalității la o anumită vârstă la rata medie pe întreaga durată de viață a organismului. Acest lucru permite o comparație ușoară între specii, doar prin examinarea formelor curbelor.

„Asta este atât de dezarmant în acest sens”, spune David Reznick, un distins profesor de biologie la Universitatea din California, Riverside, care nu a fost implicat în noul studiu. „Au venit cu un mod de a pune totul la aceeași scară, astfel încât să puteți percepe modele care nu au fost niciodată luate în considerare înainte”.

Studiul arată, de exemplu, că majoritatea mamiferelor și, mai important, speciile pe care oamenii de știință tind să le folosească în laborator, cum ar fi C. elegans și Drosophila, au forme ca ale noastre. Dar altele sunt ciudate, cel puțin dintr-o viziune centrată pe om. Iată un eșantionare:


1. A fi un specialist în biologie este o provocare.

De multe ori petrec multe nopți în bibliotecă într-o anumită săptămână. Eu și colegii mei de specialitate în biologie suntem, de obicei, studenții stresați pe care îi veți vedea în bibliotecă la ora 3 dimineața, scriind rapoarte de laborator, studiind grămezi de flashcards uzate, desenând note oribil detaliate pentru anatomie sau plângând despre un manual de chimie generală sau OChem. Multe cursuri de biologie solicită ca un student să memoreze bucăți mari de informații și este nevoie de mult studiu pentru a ne asigura că creierul nostru codifică de fapt ceea ce trebuie să știm. Dacă a fi ușor pentru mine să fiu doctor în biologie, nu mi s-ar părea plăcut și nu aș urma o diplomă în acest domeniu. Cu toate acestea, este o provocare și consider că este una foarte bogată și aventuroasă, care merită orice durere, tulburare sau lipsă de somn percepute. Dacă nu m-ar provoca, nu m-ar schimba. La sfârșitul zilei, biologia este domeniul în care aș vrea să fiu expert!


Există animale care au încetat să evolueze?

Unele animale moderne arată la fel ca strămoșii lor de mult dispăruți. Chiar nu s-au schimbat aceste „fosile vii” în milioane de ani?

Rechinul goblin este rar văzut, dar atunci când apare apare pe primul loc.

Asta se datorează parțial aspectului său neobișnuit. Carnea sa roz îi conferă aspectul de a fi jupuit și un bot aplatizat, asemănător unui pumnal, iese din cap. Nu e de mirare că a fost numit „extraterestrul adâncului”.

Dar rechinul goblin ne evocă și imaginația datorită istoriei sale speciale. Familia căreia îi aparține, Mitsukurinidae, pare că abia s-a schimbat în 125 de milioane de ani. Asta înseamnă că rechinul spiriduș este o „fosilă vie”, un animal care a supraviețuit aparent neschimbat pentru o perioadă uriașă de timp.

O fosilă vie va arăta exact ca un animal fosilizat de acum milioane de ani. Acest lucru pare să implice că, pentru aceste câteva specii, evoluția s-a oprit în întregime, ca și cum ar fi evoluat până la un astfel de vârf de perfecțiune, încât pur și simplu nu mai trebuie să se îmbunătățească. Dar aparențele pot fi înșelătoare și există mai mulți dintre acești supraviețuitori extremi decât se pare.

Termenul „fosilă vie” a fost inventat de Charles Darwin în Despre originea speciilor în 1859, cartea în care a explicat prima dată teoria evoluției. Într-o secțiune, Darwin a discutat despre ornitorinc și pulmon, două specii moderne care aparțin unei descendențe străvechi și care încă mai au câteva dintre trăsăturile cheie ale strămoșilor lor fosilizați.

Peștele aparținea unui grup despre care se credea că s-a stins acum 65 de milioane de ani

Darwin a scris că: „aceste forme anormale pot fi aproape numite fosile vii pe care le-au îndurat până în prezent, din faptul că au locuit într-o zonă închisă și că au fost astfel expuse unei concurențe mai puțin severe”.

La acea vreme cele mai faimoase fosile vii nu fuseseră încă descoperite. Asta s-ar întâmpla în 1938 în Africa de Sud. O curatoare de istorie naturală numită Marjorie Courtenay-Latimer și-a dat seama că un pește pe care îl examina nu ar fi trebuit să existe.

Peștele aparținea unui grup despre care se credea că s-a stins acum 65 de milioane de ani, în timpul aceluiași cataclism care a șters dinozaurii. Era un celacant.

Celacantii au rădăcini care se întind în urmă cu 390 de milioane de ani. Sunt pești mari, care locuiesc în fund, care pot crește până la 2 m lungime. Aripioarele lor cărnoase, asemănătoare membrelor și solzii dappled arată ca și cum ar fi fost punctate cu pete de vopsea albă.

Toată lumea credea că a murit odată cu dinozaurii

Există două specii cunoscute: celacantul african și cel indonezian. Împreună sunt singurii supraviețuitori ai peștilor cu aripi de lob, un grup care a dominat cândva oceanele.

„Descoperirea celacantului a dat termenului „fosilă vie” multă monedă”, spune paleontologul Richard Fortey. „A fost o descoperire dramatică, deoarece toată lumea credea că a murit împreună cu dinozaurii”.

Dar adevărata importanță a celacantului constă în ceea ce ne poate spune despre evoluția animalelor terestre.

Acum aproximativ 400 de milioane de ani, unii pești au început să meargă pe uscat, folosindu-și aripioarele ca picioare. Acești exploratori au dat naștere tuturor animalelor terestre cu 4 membre, de la șopârle și broaște până la păsări și urși.

Celacantii care trăiau acum 400 de milioane de ani nu erau identici cu peștii care trăiesc în 2015

În 2013, oamenii de știință au secvențiat genomul celacantului african. Ei au descoperit că este cea mai apropiată rudă vie a primelor animale terestre.

Dar asta nu o face o adevărată fosilă vie. Un al doilea studiu, publicat și în 2013, a examinat fosilele de celacant și ADN-ul. Acesta a constatat că cele două specii vii sunt semnificativ diferite de strămoșii lor din epoca dinozaurilor, atât în ​​genele lor, cât și în proiectarea corpului lor.

„Expresia [fosilă vie] implică faptul că evoluția nu a acționat asupra organismului în aceste perioade lungi de timp”, spun Chris Amemiya și Mark Robinson de la Benaroya Research Institute din Seattle, Washington, care au lucrat la proiectul genomului celacantului. „Se dovedește în mod clar că nu este adevărat pentru celacanti”.

Pur și simplu, scheletele lor s-au schimbat. O a doua inotatoare dorsala s-a transformat din spinoasa in lobata si au pierdut oase in jurul marginii gurii si in jurul solzilor. Celacantii care trăiau acum 400 de milioane de ani nu erau identici cu peștii care trăiesc în 2015. Există, deci, și alte animale care nu și-au schimbat cu adevărat corpul?

Creveții mormoloi arată și mai preistorici decât celacanții. Fiecare are o carapace care seamănă cu un paiete. Acest lucru protejează un abdomen lung, asemănător unei coadă, care se termină în două apendice lungi și subțiri, care arată ca niște antene.

Se pare că cheia supraviețuirii creveților mormoloc poate fi modul în care se reproduc

Creveții cu morman se găsesc la distanță între China și Scoția și au supraviețuit 300 de milioane de ani. Asta înseamnă că au supraviețuit dispariției permiene, adesea cunoscută sub numele de Marea Moarte, care a distrus aproape toate celelalte specii de animale.

Având în vedere acest lucru, ați putea crede că creveții mormoloc au evoluat. Dar genetica spune altceva. Conform unei analize din 2013, creveții mormoloc au evoluat și diversificat semnificativ de-a lungul a milioane de ani. "Există dovezi clare ale evoluției", spune liderul studiului Africa G & oacutemez de la Universitatea Hull din Marea Britanie.

De fapt, se pare că cheia supraviețuirii creveților mormoloci poate fi modul în care se reproduc. O singură creveță de mormoloc se poate reproduce fără un partener, deoarece sunt atât bărbați, cât și femele.

Creveții de mormol sunt hermafrodite auto-fertilizante. Ei au lobi producători de spermă în ovare, astfel încât să-și poată fertiliza propriile ouă.

Acum 20.000 de ani, nordul Europei era acoperit de o calota de gheata

„Hermafroditismul ar putea permite organismelor să colonizeze mai bine habitatele”, spune G & oacutemez. „Aveți nevoie doar de un ou, așa că le oferă un avantaj în regiunile în care au existat schimbări recente de habitat”.

Asta i-ar fi putut ajuta la sfârșitul ultimei ere glaciare. „Acum 20.000 de ani, nordul Europei era acoperit de o calotă glaciară”, spune Gómez. Când s-a topit gheața, a expus noi câmpii inundabile, râuri și iazuri. „Dacă ești hermafrodit, poți să colonizezi asta relativ repede”.

De asemenea, evoluează. G & oacutemez a descoperit că creveții mormoloc din Sahara se reproduc mai repede decât cei din Europa, poate astfel încât să poată termina înainte ca bălta lor să se usuce la căldură. Mai mult, „unele dintre speciile australiene par să fi evoluat pentru a suporta o salinitate mai mare în apa mării, în timp ce asta le-ar ucide instantaneu pe unele dintre cele europene”, spune Gómez.

Deci, se pare că am fost înșelați cu gândul că aceste animale sunt neschimbate. Parțial, este natura noastră. Oamenii sunt animale vizuale și buni în recunoașterea formelor, spune G & oacutemez. Este „greu să privești dincolo de asta” și să vezi că s-ar putea întâmpla ceva diferit „sub capotă”.

De ce pe pământ se numesc fosile vii?

Unele presupuse fosile vii nu sunt chiar atât de vechi pe cât am crezut anterior. De exemplu, se spune că plantele cicade au trăit alături de dinozauri. Fără îndoială, unele cicade au făcut-o, dar ADN-ul cicadelor moderne arată că au evoluat doar cu 12 milioane de ani în urmă.

„Au evoluat non-stop, speciază și radiază, așa că de ce pe pământ sunt numite fosile vii?” întreabă G & oacutemez.

Totuși, aspectul general al fiecărei fosile vii a rămas mai mult sau mai puțin același. Deci, în timp ce evoluează în mod clar, poate o fac mai încet decât orice altceva.

Deși s-ar putea părea că aceste specii au stagnat, ele se schimbă. „Realitatea matematică din spatele evoluției este că trebuie să existe un mecanism care să vă mențină la fel”, spune David Polly de la Universitatea Indiana din Bloomington.

Există într-adevăr ceva special în fosilele vii

Genele sunt mereu mutante și sunt schimbate în funcție de sex, dar asta nu înseamnă neapărat mari schimbări la animalele care le poartă. „Evoluția nu se îndreaptă inevitabil spre o nouă morfologie și noi modele”, spune Fortey.

Deoarece majoritatea speciilor se schimbă, există cu adevărat ceva special în fosilele vii. „Că au rămas aproximativ la fel înseamnă că există ceva destul de activ care îi ține așa”, spune Polly. „Întrebarea interesantă este ce”.

Deci, ce este vorba despre celacanti, rechini fantomă și tuataras? Ceva le-a permis corpurilor lor să rămână aproape neschimbate timp de sute de milioane de ani.

Poate fi pentru că se aflau în locurile potrivite la momentul potrivit.

Animalele pot supraviețui doar dacă au unde să trăiască. Extincțiile în masă distrug multe dintre aceste habitate, dar nu pe toate. „Dacă habitatul în care au trăit aceste organisme a trecut printr-una dintre aceste crize, aceasta a fost transportată prin organismele înseși”, spune Fortey. „Au fost apoi liberi să evolueze după criză, astfel încât linia nu a fost întreruptă”.

Gândacii pot locui în multe locuri

De asemenea, habitatele pot dispărea încet. „În trecutul geologic existau anumite medii care erau răspândite și comune”, spune Polly. „Pe măsură ce ajungem la prezentul geologic, acestea au devenit mai puțin frecvente și există medii noi”. Acest lucru explică de ce multe specii au fost forțate să se schimbe.

Unii au supraviețuit fiind adaptabili. De exemplu, gândacii pot locui în multe locuri, cum ar fi crăpături, găuri, stânci sau drenuri. „Pot trăi din aproape orice”, spune Fortey, și asta explică probabil de ce au durat atât de mult.

Pentru speciile mai puțin adaptabile, este vorba de a alege exact locul potrivit.

Luați animalele cunoscute ca Lingula, care se găsesc pe fundul mării, în apropierea coastei, a Oceanului Indian. Arată ca midii, dar aparțin de fapt unui grup antic numit brahiopode. Strămoșii lor fosile au trăit în habitatul inter-mareale, zona dintre valul joase și cel înalt, spune Fortey.

Unii dintre acești supraviețuitori au fost stimulați prin aceste evenimente, deoarece au trăit în locul potrivit

În timpul extincției Permian, mările s-au scurs de oxigen. Acest lucru a însemnat că creaturile care trăiesc în adâncurile mari erau deosebit de vulnerabile, ceea ce ajută la explicarea motivului pentru care aproximativ 95% din speciile marine au fost șterse. Între timp, animalele terestre au fost ucise în număr similar de un climat mai uscat și de deșerturi în expansiune.

Dar Lingulastrămoșii lui au trecut nevătămați. În zona intertidale, apa a fost reciclată continuu, astfel încât lipsa de oxigen nu a fost o problemă. „Unii dintre acești supraviețuitori au fost încurajați de aceste evenimente pentru că au trăit în locul potrivit”, spune Fortey.

Dincolo de locul în care trăiește, atributele unei specii o pot ajuta să supraviețuiască.

„Faptul că celacantele au gust dezgustător i-ar fi putut ajuta să rămână în viață”, spune Fortey. Arată ca și cum ar fi acoperiți cu mucus și se spune că au gust de ceară și îi îmbolnăvește pe cei care le mănâncă.

Crabii potcoavelor sunt, de asemenea, mari supraviețuitori. Cele mai vechi versiuni apar în înregistrările fosile cu aproape jumătate de miliard de ani în urmă. Cele moderne au o armă secretă deosebit de colorată.

Sângele lor albastru strălucitor se coagulează atunci când se confruntă cu bacterii urâte, împiedicând infecțiile să meargă mai departe. Sute de mii de crabi potcoave sunt recoltați în fiecare an de comunitatea medicală, deoarece substanța chimică crucială din sângele lor poate detecta contaminarea în orice soluție care ar putea intra în contact cu sângele.

Adevărul este că nu există literalmente o „fosilă vie”. Toate speciile evoluează, chiar dacă nu este evident.

Există o altă specie care a fost propusă a fi fosilă vie

G & oacutemez consideră că ar trebui să retragem termenul cu totul. "Darwin nu a intenționat niciodată să fie folosit în serios. Termenul este prea simplificat și îi face pe oameni să creadă că unele lucruri nu au evoluat, ceea ce este atât de greșit".

Fortey ar numi mai degrabă creaturi precum celacanții „supraviețuitori extremi ai unei filiații”. Este mai precis, dar nu este la fel de atrăgător.

În cele din urmă, există o altă specie despre care s-a propus a fi o fosilă vie. Această specie este rasa umană. Este adevărat, așa cum au spus unii oameni, că oamenii au încetat să evolueze?

Ideea este că progresele tehnologice și medicale ne-au îndepărtat presiunea de a evolua. Societățile moderne îi pot menține în viață chiar și pe cei mai slabi, prin construirea de adăposturi și prin dezvoltarea de vaccinuri împotriva bolilor mortale. Drept urmare, mediul nostru este acum mult mai ușor de supraviețuit, așa că este posibil să evoluăm din punct de vedere cultural, așa cum a sugerat David Attenborough într-un Radio Times interviu din 2013.

Chiar și în ultimii 10.000 de ani, oamenii s-au schimbat

Cu toate acestea, genetica nu susține acest lucru. Acum aproximativ 40.000 de ani, populația umană a explodat, iar evoluția a accelerat. În 2007, John Hawks de la Universitatea din Wisconsin, Madison și colegii săi au studiat ADN-ul de la 270 de indivizi și au descoperit că evoluția umană „s-a accelerat recent de 100 de ori”.

În mod similar, un studiu din 2014 a estimat că cel mai recent strămoș comun al tuturor oamenilor vii a trăit în urmă cu aproximativ 239.000 de ani. Acest lucru este mult mai recent decât unele estimări și sugerează din nou că oamenii au evoluat rapid.

Chiar și în ultimii 10.000 de ani, oamenii s-au schimbat. Existența ochilor albaștri și capacitatea unor adulți de a bea lapte animal care conține lactoză, sunt două exemple de inovații recente.

Este mai greu de spus ce s-a întâmplat în ultimele câteva sute de ani, când progresul tehnologic a fost cel mai rapid, deoarece este un interval de timp atât de scurt. Dar dacă celelalte fosile vii ne-au învățat ceva, ar trebui să fie imposibil ca oamenii să nu mai evolueze.


De ce majoritatea animalelor nu par să evolueze niciodată de-a lungul mileniilor? - Biologie

Animalele care nu se pot adapta la mediile în schimbare sunt în pericol. Foto: Brian Dewey

Dacă nu ne reducem emisiile de carbon și, în schimb, permitem creșterea temperaturilor globale cu 4,5˚C, până la jumătate din animalele și plantele din unele dintre cele mai biodiverse zone ale lumii ar putea dispărea până în 2100, potrivit unui nou studiu. De fapt, chiar dacă suntem capabili să limităm încălzirea globală la obiectivul acordului climatic de la Paris de 2˚ C, zone precum Amazonul și Galapagos ar putea totuși pierde un sfert din speciile lor, spun cercetătorii, care au studiat efectele climei. schimbare la 80.000 de plante și animale din 35 de zone. Un alt studiu a constatat că extincțiile locale (când o specie dispare într-o anumită zonă, dar există încă în altă parte) au loc deja în 47% din cele 976 de specii studiate, în orice tip de habitat și zonă climatică.

Odată cu creșterea temperaturilor, schimbarea modelelor de precipitații și condițiile meteorologice din ce în ce mai puțin previzibile și mai extreme, un studiu din 2016 a stabilit că schimbările climatice perturbă deja semnificativ organismele și ecosistemele de pe uscat și din apă. Animalele nu numai că își schimbă aria și modifică momentul etapelor cheie ale vieții - manifestă, de asemenea, diferențe în raportul dintre sexe, toleranță la căldură și în corpul lor. Unele dintre aceste schimbări pot ajuta o specie să se adapteze, în timp ce altele i-ar putea accelera dispariția.

Mutați, adaptați-vă sau muriți

Animalele pot reacționa la schimbările climatice în doar trei moduri: se pot mișca, se pot adapta sau pot muri.

Multe animale se îndreaptă spre altitudini și latitudini mai mari pentru a scăpa de temperaturile încălzite, dar schimbările climatice se pot întâmpla prea repede pentru ca majoritatea speciilor să o depășească. În orice caz, mutarea nu este întotdeauna o soluție simplă - intrarea pe un nou teritoriu ar putea însemna să întâlnești mai multă competiție pentru hrană sau să interacționezi cu specii necunoscute. Unele animale, cum ar fi pika americană asemănătoare hamsterului, se află la cea mai îndepărtată extindere a gamei lor. Pikas au nevoie de condițiile răcoroase și umede ale regiunii alpine Sierra Nevada și Western Rockies, dar habitatul stâncos de care au nevoie devine mai fierbinte, mai uscat și mai puțin înzăpezit. Deoarece trăiesc deja atât de sus în munți, când terenul lor devine locuibil, nu mai este unde să meargă. Alte animale care încearcă să se mute în clime mai reci pot fi înconjurate de autostrăzi sau alte structuri artificiale.

În plus, unele efecte ale creșterii temperaturilor nu pot fi depășite. Fluturii Monarch își iau indicii de la lungimea și temperatura zilei pentru a zbura spre sud, din Canada, pentru a ierni în Mexic. În ultima vreme, migrația sudică a fluturilor a fost întârziată cu până la șase săptămâni, deoarece temperaturile mai calde decât cele normale nu reușesc să le indice să zboare spre sud. Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, că apariția temperaturilor mai scăzute în Mexic stimulează fluturii să se întoarcă spre nord pentru a-și depune ouăle în primăvară.

Fluturi monarh în Mexic. Foto: Pablo Leautaud

As temperatures warm, their migrations could fall out of sync with the bloom time of the nectar-producing plants they rely on for food. Logging where they overwinter in Mexico and the dwindling of the milkweed habitat, where they breed and their larvae feed, due to drought, heat and herbicides are additional factors in the monarch’s decline. Its numbers have decreased by 95 percent in the last two decades.

As temperatures rise in the Arctic and sea ice melts, polar bears are also losing their food source they are often unable to find the sea ice they use to hunt seals from, and rest and breed on. Puffins in the Gulf of Maine normally eat white hake and herring, but as oceans warm, those fish are moving farther north. The puffins are trying to feed their young on butterfish instead, but baby puffins are unable to swallow the larger fish, so many are starving to death.

Some Species are Adapting

Some animals, however, seem to be adapting to changing conditions. As spring arrives earlier, insects emerge earlier. Some migrating birds are laying their eggs earlier to match insect availability so their young will have food. Over the past 65 years, the date when female butterflies in southern Australia emerge from their cocoons has shifted 1.6 days earlier per decade as temperatures there have warmed 0.14˚C per decade.

Coral reefs, which are actually colonies of individual animals called polyps, have experienced extensive bleaching as the oceans warm—when overheated, they expel the colorful symbiotic algae that live within them. Scientists studying corals around American Samoa found that many corals in pools of warmer water had not bleached.

A coral reef in American Samoa. Photo: NOAA

When they exposed these corals to even higher temperatures in the lab, they found that just 20 percent of them expelled their algae, whereas 55 percent of corals from cooler pools also exposed to the high heat expelled theirs. And when corals from a cool pool were moved into a hot pool for a year, their heat tolerance improved—only 32.5 percent now ejected their algae. They adapted without any genetic change.

This coral research illustrates the difference between evolution through natural selection over the course of many generations, and adaptation through phenotypic plasticity—the ability of an organism to change its developmental, behavioral and physical features during its lifetime in response to changes in the environment. (“Plasticity” here means flexible or malleable. It has nothing to do with the hydrocarbon-based products that are clogging our landfills and oceans.) The corals living in the hot pools had evolved over many generations as natural selection favored survival of the most heat-tolerant corals and enabled them to reproduce. But the corals from the cool pool exposed to the hotter water were also able to adapt because they had phenotypic plasticity.

How Does Phenotypic Plasticity Work?

When some animals (and plants) encounter the impacts of climate change in their environment, they respond by changing behavior and moving to a cooler area, modifying their physical bodies to better deal with the heat, or altering the timing of certain activities to match changes in the seasons. These “plastic” changes occur because some genes can produce more than one effect when exposed to different environments.

Organic compounds, called methyl groups, attach to DNA and determine gene expression. Photo: Christoph Bock

Epigenetics—how environmental factors cause genes to be switched on or off—bring about phenotypic plasticity mainly through producing organic compounds that attach to DNA or modifying the proteins that DNA is wound around. This determines whether and how a gene will be expressed, but it does nu alter the DNA sequence itself in any way. In some cases, these changes can be passed along to the next generation, but epigenetic changes can also be reversed if the environmental stresses are eliminated.

Scientists don’t know whether all species have the capacity for epigenetic responses. For those that do, epigenetic changes could buy them time to evolve genetic adaptations to changing environmental conditions. And over the long term, phenotypic plasticity could become an evolutionary adaptation if the individuals with the genetic capacity for phenotypic plasticity are better suited to the new environment and survive to reproduce more.

“Like any trait, phenotypic plasticity can undergo natural selection,” emailed Dustin Rubinstein, associate professor in Columbia University’s Department of Ecology, Evolution and Environmental Biology. “This means that when there is a benefit to having a plastic response to the environment, this can be favored by natural selection … Some traits (like behaviors) may be more likely to be plastic than others.”

For species that take a long time to mature and reproduce infrequently, epigenetics may give them the flexibility to be able to adapt to rapidly changing conditions. Species with shorter life spans reproduce more frequently, and the rapid succession of generations helps them evolve genetic adaptations through natural selection much more quickly.

Examples of Epigenetic Changes

Guinea pigs from South America normally mate at a temperature of about 5˚C. After keeping the males at 30˚C for two months, scientists conducting one study found evidence of epigenetic changes on at least ten genes linked to modifying body temperature. The guinea pigs’ offspring also showed epigenetic changes, but these were different from those of their fathers. It seems that that the fathers produced their own epigenetic changes in response to the heat, but passed along to their young a different set of “preparedness” changes.

Illustration of a common skate, Woods Hole, MA.
Photo: David Starr Jordan

A population of winter skate fish from the southern Gulf of St. Lawrence have a much smaller body size than other populations of winter skate along the Atlantic coast. Scientists found that these skates had adapted to the gulf’s 10˚C warmer water temperatures by reducing their body size by 45 percent compared with other populations. (Since oxygen content decreases when oceans warm, it is difficult for bigger fish to get enough oxygen.) The scientists detected 3,653 changes in gene expression that reflected changes in body size and some life history and physiology traits. Despite these epigenetic changes, the DNA of these winter skates—which have lived in the southern Gulf of St. Lawrence for 7,000 years—was identical to that of another Atlantic skate population.

When Phenotypic Plasticity is Not Protective

“It is important to not confuse species responses and adaptation as an indicator that everything will be okay,” said ecologist Brett Scheffers, from the University of Florida.

A prime example is the green sea turtle, whose sex is determined by the temperature of the sand around its egg as it develops. Warmer incubation temperatures produce more females.

A green sea turtle hatchling, probably a female. Photo: GreensMPs

Scientists examined turtles around the Great Barrier Reef, a large and important turtle breeding area in the Pacific. They found that turtles from the cooler southern nesting beaches were 65 to 69 percent female, while those from the warmer northern nesting beaches were 87 percent female. In juvenile turtles, females now outnumber males by about 116 to 1. Turtles are so sensitive that if temperatures rise a few degrees Celsius more, certain areas could end up producing only females, eventually resulting in local extinctions.

Meadow voles born in autumn are born with a thicker coat than those born in spring, thanks to environmental cues the mother relays through her hormones while the pup is in the womb. These predictive adaptive responses, believed to be controlled by epigenetics, guide the animal’s metabolism and physiology to enable it to adapt to the environment it will supposedly be born into. But if it’s suited to life in a certain kind of environment, it could end up being maladapted when conditions change—for instance, if winters become warmer.

The brown butterfly from Africa. Photo: Charlesjsharp

Phenotypic plasticity can even limit adaptive evolution. A butterfly from Malawi speeds up its growth and reproduction and lives a short life when it is born at a warm, wet time of year if born in a cool dry season, it leads an inactive long life with delayed reproduction. While the butterfly has a lot of variety in gene expression, scientists have found very little actual gene variation for this plasticity. The butterflies adapted to very specific, predictable and consistent environmental cues. Natural selection furthered these carefully tuned reactions because any deviation from these precise responses would have been maladaptive. Consequently, over time, natural selection eliminated the genetic variation that would have allowed for more plasticity. So, paradoxically, phenotypic plasticity in seasonal habitats may produce species that are specialists in their particular environments, but are then more vulnerable to climate change.

It’s also believed that species in regions with a very consistent climate will have a harder time adapting to climate change. For example, because the tropics have had little climatic variability over thousands of years, it’s thought that tropical species have less diversity in their genes to deal with changing conditions.

Evolution to the Rescue?

Scott Mills, a professor of wildlife biology at the University of Montana, has been researching global patterns of coat color changes in eight species of hares, weasels and foxes. He has found that individuals who turn white in the winter are more common at higher latitudes, but for some animals, the mismatch of their white coats with less snowfall has led to a reduction in their range.

“We know that whether or not an animal is brown in the winter or white in the winter has a very strong genetic component,” said Mills. “And the coat color change trait doesn’t have much plasticity. There doesn’t seem to be any obvious capacity for them to have behavioral plasticity either—to behave so as to reduce mismatch or reduce being killed by the mismatch.” As snowfall decreases, there will be more and more mismatches, so if these species are to survive, they will have to evolve.

Mills’ research identified some populations of these animals with individuals that turn white and others that stay brown in winter. Because these groups have that genetic variability, they have the best chance to adapt, since evolution operates the fastest when there’s ample variation within a population for natural selection to act upon.

Both phenotypic plasticity and evolutionary change are more likely to occur in larger populations of animals and those connected to other populations. A large, diverse group will have more individuals with genes that allow for phenotypic plasticity, which can ultimately be favored by natural selection. In addition, “generalist” species—those that can live in environments with a wide variety of conditions—usually have more variation in their traits that can be inherited.

“One of the biggest discoveries over the last 20 years in biology,” said Mills, “is that meaningful evolutionary changes can happen fast. Evolution isn’t just for fossils—evolution can happen on ecological time scales in five to 10 generations. That’s led to more anticipation that evolutionary change might be able to play a role in rescuing species…With the right work and focus, this can become another tool in the conservation tool kit.”

What Needs to be Done

Human beings rely on biodiversity—the variety of life on Earth—and functioning ecosystems for food, clean water and our health. If other species are unable to adapt to climate change, the consequences for humans could be dire. Society needs to implement strategies to help wildlife adapt to the impacts of climate. This means identifying and protecting zones where species exhibit genetic variability and preserving natural marine and land-based ecosystems.

Wildlife overpass in Singapore. Photo: Benjamin P. Y-H. Lee

It means purposefully increasing connectivity between natural areas, and providing stretches of land that animals can migrate along and to. These measures would enable species to travel to cooler areas and allow for larger, more connected populations that can promote the genetic diversity needed for phenotypic plasticity and adaptive evolution.

The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) just released four reports on biodiversity. Written by more than 550 experts from 100 countries, the reports found that biodiversity is declining in every region of the world, endangering “economies, livelihoods, food security and the quality of life everywhere.” In the words of IPBES chair Robert Watson: “The time for action was yesterday or the day before.”


The four principles of Karl Ernst von Baer

In 1828, von Baer reported, “I have two small embryos preserved in alcohol, that I forgot to label. At present I am unable to determine the genus to which they belong. They may be lizards, small birds, or even mammals.” Figure 1.5 allows us to appreciate his quandary. All vertebrate embryos (fish, reptiles, amphibians, birds, and mammals) begin with a basically similar structure. From his detailed study of chick development and his comparison of chick embryos with the embryos of other vertebrates, von Baer derived four generalizations (now often referred to as “von Baer's laws”), stated here with some vertebrate examples:

Figure 1.5

The similarities and differences between different vertebrate embryos as they proceed through development. They each begin with a basically similar structure, although they acquire this structure at different ages and sizes. As they develop, they become (more. )

The general features of a large group of animals appear earlier in development than do the specialized features of a smaller group. All developing vertebrates appear very similar shortly after gastrulation. It is only later in development that the special features of class, order, and finally species emerge. All vertebrate embryos have gill arches, notochords, spinal cords, and primitive kidneys.

Less general characters are developed from the more general, until finally the most specialized appear. All vertebrates initially have the same type of skin. Only later does the skin develop fish scales, reptilian scales, bird feathers, or the hair, claws, and nails of mammals. Similarly, the early development of the limb is essentially the same in all vertebrates. Only later do the differences between legs, wings, and arms become apparent.

The embryo of a given species, instead of passing through the adult stages of lower animals, departs more and more from them. ¶ The visceral clefts of embryonic birds and mammals do not resemble the gill slits of adult fish in detail. Rather, they resemble the visceral clefts of embrionară fish and other embrionară vertebrates. Whereas fish preserve and elaborate these clefts into true gill slits, mammals convert them into structures such as the eustachian tubes (between the ear and mouth).

Therefore, the early embryo of a higher animal is never like a lower animal, but only like its early embryo. Human embryos never pass through a stage equivalent to an adult fish or bird. Rather, human embryos initially share characteristics in common with fish and avian embryos. Later, the mammalian and other embryos diverge, none of them passing through the stages of the others.

Von Baer also recognized that there is a common pattern to all vertebrate development: the three germ layers give rise to different organs, and this derivation of the organs is constant whether the organism is a fish, a frog, or a chick.

WEBSITE

1.1 The reception of von Baer's principles. The acceptance of von Baer's principles and their interpretation over the past hundred years has varied enormously. Recent evidence suggests that one important researcher in the 1800s even fabricated data when his own theory went against these postulates. http://www.devbio.com/chap01/link0101.shtml


The Most Popular Textbook Example of Punctuated Evolution Has Been Debunked by Researchers

The picture shows the seven species of bryozoans that were used in the debunking.The white line is only 500 micrometers in lenght. Copyright: JoAnn Sanner, The University of Chicago
The most popular textbook example of

Researchers at the University of Oslo have debunked a textbook example about how evolution proceeds during speciation. Renowned paleontologist Stephen Jay Gould fronted the old theory.

Evolutionary biologists have for a long time disagreed on the rate of evolution when new species emerge. Are new species the result of gradual changes – as Charles Darwin suggested – or is evolution speeding up for short periods of time when new species evolve?

World renowned paleontologist Stephen Jay Gould (1941-2002) formulated the theory of punctuated equilibrium together with Niles Eldredge (1943-) in 1972. The theory states that species remain more or less unaltered during their existence, with major evolutionary change happening during rapid events of speciation. As evidence for this view, Gould pointed to the fossil record.

Fossils can tell scientists about what life on Earth looked like in the past. The picture shows two million year old fossils of marine organisms found on an expedition to New Zealand. Credit: Kjetil Lysne Voje/UiO

According to Gould, the fossil record typically show that species do not change significantly after they emerge, and that major changes occurred when new species appeared.

Stephen Jay Gould was one of the twentieth century’s most famous evolutionary biologists and a bestselling popular science writer. Some even claimed that Gould was the foremost biologist of his time – perhaps the greatest since Charles Darwin himself – so his words have carried a lot of weight to this day.

In a new paper from researchers at the University of Oslo, the authors claim to have found several methodological problems in the most famous and well-trusted example supporting the theory of punctuated equilibrium.

“We find no evidence for punctuated evolution in our reanalysis of the most recognized dataset that Gould used to support his theory,” says Kjetil Lysne Voje at UiO’s Center for Ecological and Evolutionary Synthesis (CEES) at the Department of Biosciences.

Textbook example is rejected

Fossils of the bryozoan genus Metrarabdotos – a group of aquatic invertebrates thoroughly investigated by the excellent paleobiologist Alan Cheetham – have been the prime example of punctuated evolution.

Gould called Metrarabdotos “the most brilliantly persuasive, and most meticulously documented, example ever presented for predominant (in this case, exclusive) punctuated equilibrium in a full lineage” (Gould 2002, page 827).

Researcher Kjetil Lysne Voje led the new study on evolution of species within the bryozoan genus Metrarabdotos. Credit: Unni Vik/UiO

“We detected some critical methodological issues in the original work on Metrarabdotos. When we take the methodological issues into account, we do not find any evidence of punctuated evolution in our reanalysis of the Metrarabdotos data,” says Kjetil Lysne Voje.

Bryozoans are so small that scientists have to use an electron microscope to study them in detail, but they form colonies that can be quite large (up to 1 meter). Most bryozoans live in the sea, but there are also many species in fresh water. The bryozoan genus Metrarabdotos has been used as a textbook example in evolutionary biology and paleontology, showing how evolution speeds up when new species form compared to a much slower evolution of already established species.

“But our new results show nothing else than a gradual evolution of the bryozoan species both before, during and after the formation of new species,” emphasizes Voje.

De ce este important acest lucru?

The idea of ​​fast-track evolution during speciation has been controversial. Critics of the theory of punctuated equilibrium found it difficult to believe that the evolutionary processes leading to new species should be markedly different from the processes that cause already existing species to change.

“Species are continuously evolving and our results support the hypothesis that evolution does not “behave” differently when new species emerge,” says Voje.

The paper with the new results was published in the May issue of The American Naturalist. The authors of the study are Kjetil Lysne Voje, Emanuela Di Martino and Arthur Porto.

Reference: “Revisiting a Landmark Study System: No Evidence for a Punctuated Mode of Evolution in Metrarabdotos” by Kjetil Lysne Voje, Emanuela Di Martino and Arthur Porto, 17 March 2020, The American Naturalist.
DOI: 10.1086/707664


Biologie dimensiunea octetilor

Some microbes are evil minions of Hell (but not all)

Quite a few people think that microbes are evil, disease causing minions of Hell that should be eradicated. Supermarkets are handing out sanitary wipes: wipe the handlebar if you want to live, never mind that 90% of the food in the supermarket is worse for you than anything you may catch off that cart handle. Almost every public space looks like the secret basement level of the CDC, with alcoholic hand sanitizers and posters portraying the horrors of aerosol-borne infections. Microbes are the invisible enemy: you can’t see them, but they are deadly. You can sure kill them with copious amounts of ethanol.

Actually, only a minority of microbes are pathogens. Some eukaryotes are parasitic and disease causing. There is Athlete’s foot (caused by a fungus) amoebal dysentery and other unpleasant experiences. But most are not. Also, most bacteria that live in us or on us are symbiotic and like us for our throwaway proteins, carbohydrates, nice 36.6C temperature, high humidity (armpit or mouth) and other goodies. Yes, some are pathogenic, and some do seem like evil little minions of the Devil. Those have ingenious mechanism which infect, wreak havoc, sometimes kill, and move on. But for every plague bacillus or burger bug out there, there are millions of other kinds of bacteria that really don’t do much, good or bad.

About archaea

There is one group of microbes that have no known pathogens: Archaea. Archaea are… different. An archaeon is as different from a bacterium as either is from a human. Superficially, bacteria and archaea look the same. Both are unicellular. Both do not have well-formed cellular organelles on the level that eukaryotes have. For those two reasons, archaea were thought, for a very long time, to be a type of bacteria. Today, virtually all microbiologists classify archaea in a domain of their own. Archaeal cell membranes are made up of their own unique type of building-blocks (lipids), the type which bacteria do not have, and neither do eukaryotes. Their cell wall is different than bacteria. Many live in extreme conditions: ocean smokers, geysers, hyper-saline lakes, the frozen Tundra, termite guts, cow stomachs and Charlie Sheen’s pants. Actually, the latter may be a bit too extreme even for archaea. Looking at phylogenetic marker genes, such as small subunit ribosomal RNA, (SSUrRNA) archaea indeed cluster as a domain unto themselves.

But of the hundreds of disease-causing microbes or pathogens that we know of, none are archaea. Which is odd. Plenty of disease causing eukaryotes and bacteria, but no archaea? De ce este asta? In a new paper published in Bioessays, Erin Gill and Fiona Brinkman try to answer this question.

First, Gill and Brinkman examined the most trivial hypothesis: we may just not have discovered archaeal pathogens yet. Their statistical analysis shows that this is possible, but unlikely. Here is the way the authors explain this: about 0.36% of known bacterial species cause disease (585 out of about 151,000 known cultured and uncultured species, a very low-bound estimate). Assuming that the diversity in archaea is about the same, we should have identified a few (the authors estimate .0036 x 4,508 species of archaea = 16) archaeal species which cause disease. This somewhat back-of-the-envelope calculation is a bit rough and laden with assumptions: one, that the diversity among known archaea is the same as among known bacteria. It was recently discovered that there is a huge marine diversity of mesophilic archaea for which we only have metagenomic (fragmented DNA sequence) data. Also, there may be many diseases we know nothing about, simply because our census of life on earth is far less than complete. Some of these archaea (and more of these bacteria) may be pathogens, only many have not been identified as such. Finally, historically, with bacteria, we were biased towards looking for pathogens. Bacteriology started as a medical discipline, and to this day many microbiology departments reside in universities’ medical schools. On the other hand, archaea were studied mostly by environmental microbiologists, who are not looking for pathogens necessarily, but are more interested in biogeochemical cycles and the diversity of life. But its claim does cause us to raise an eyebrow: not even unu known archaeal pathogen? OK that’s odd. Quite worth looking into. Although the number of archaea we can examine may be too small.

So what exactly is going on?

Bacteria don’t kill people. Bacteriophages kill people?

A clue may lie in how virulence genes are arranged in the bacterial genome. Virulence genes are genes that code for proteins that let bacteria invade our body, cause disease and evading the immune system and drugs. Many of these genes are recognized as mobile: they can easily jump together from a disease causing strain to a benign strain, causing the latter to now become virulent. In many cases they can jump between different species. The vector that carries those genes is typically a bacterial virus, or bacteriophage. When a virus invades bacteria, it can uptake some of its DNA and incorporate it into its own genome. This DNA may later be deposited in another bacterium, turning a benign strain into a virulent one. The process of moving DNA between bacteria with a virus is called transduction, and viruses may also leave very specific “fingerprints” in transduced DNA.

Generalized transduction. Source: Indian River State College

One might say that pathogenic bacteria are actually a vehicle to help bacteriophages proliferate. Better yet, bacteriophages and bacteria both can be viewed as vehicles to help virulence genes proliferate.

However, as far as we know, bacteriophages do not invade archaea. Archaea do have their own viruses, but those are different from bacteriophages. Archaea are a separate domain of life, and whatever parasitises one domain would be ill fit to parasitise another. After all, viruses that invade eukaryotes are also quite different from bacteriophages. (As an aside, this is what makes bacteriophages such an attractive idea as an anti-bacterial treatment method: after all, if we can inundate the human body with viruses that only infect bacteria, moreover only specific disease-causing bacteria leaving those that we need unharmed, that would make for a great silver bullet. But bacteriophage treatment is a matter for another post.) The differences are in shape, biochemistry and in genomes. There is little to no similarity in the genomic sequences of archaeal viruses and bacteriophages. No bacteriophages are known to infect archaea and vice-versa. That said, we know precious little about the diversity of bacteriophages, and close to nothing about archaeal viruses.

We do know that archaea have a very different cell-wall biochemistry than bacteria, and lack the receptor proteins which bacteriophages use to infect bacteria. So bacteriophages cannot infect archaea, cannot transmit virulence genes, and cannot transmit virulence. Gill and Brinkman present virulence from the bacteriophage’s (or rather the bacteriophage’s genes) point of view: both bacteria and their hosts are vehicles for propagating bacteriophage genes. A rather complex evolutionary mechanism.

But why haven’t archaea developed virulence of their own, independently of bacteria? Wouldn’t archaeal viruses develop a similar mechanisms? The authors claim the reason is that virulence evolution is a rare event. They argue that the evolution of virulence, at least the virus-transmitted secondary type is a multi-step process, and is therefore rare. My take on this argument: yes, it might be true for phage-transmitted virulence, but both bacteria and eukarya have evolved virulence mechanisms independent of viruses, encompassing many diverse mechanism that appear to have evolved independently. Hence, virulence itself is not so rare, even if the gene-island type may be.

All-in-all a thought provoking paper, which was very exciting to read. The authors qualify their hypothesis heavily, knowing that with bacterial, archaeal and their viruses, there are unknown unknowns, as the following bit of poetry illustrates:

The Unknown
După cum știm,
There are known knowns.
There are things we know we know.
We also know
There are known unknowns.
That is to say
We know there are some things
We do not know.
But there are also unknown unknowns,
The ones we don’t know
We don’t know.

—Donald Rumsfeld, Feb. 12, 2002, Department of Defense news briefing

Gill, E., & Brinkman, F. (2011). The proportional lack of archaeal pathogens: Do viruses/phages hold the key? BioEssays, 33 (4), 248-254 DOI: 10.1002/bies.201000091


Evolution During the Triassic Period

Confusing matters somewhat, the archosaurs of the middle to late Triassic period didn't only give rise to dinosaurs. Isolated populations of these "ruling reptiles" also spawned the very first pterosaurs and crocodiles. For as much as 20 million years, in fact, the part of the Pangean supercontinent corresponding to modern-day South America was thick with two-legged archosaurs, two-legged dinosaurs, and even two-legged crocodiles—and even experienced paleontologists sometimes have trouble distinguishing between the fossil specimens of these three families!

Experts are unsure whether the archosaurs from which the dinosaurs descended coexisted with the therapsids (mammal-like reptiles) of the late Permian period, or whether they appeared on the scene after the Permian/Triassic Extinction Event 250 million years ago, a geologic upheaval that killed about three-quarters of all land-dwelling animals on earth. From the perspective of dinosaur evolution, though, this may be a distinction without a difference. What's clear is that dinosaurs gained the upper hand by the start of the Jurassic period. (By the way, you may be surprised to learn that therapsids spawned the first mammals around the same time, the late Triassic period, as archosaurs spawned the first dinosaurs.)


Why do we love pets? An expert explains.

Ours is a pet-loving culture. Researchers spend a lot of time exploring what has become known as “human-animal interactions,” and the pet industry spends a lot of money promoting what it prefers to call the “human-animal bond.” But that concept might have been laughable a century ago, when animals served a more utilitarian role in our lives. And it was “deeply unfashionable” among scholars as recently as the 1980s, as John Bradshaw writes in his new book, “The Animals Among Us: How Pets Make Us Human.”

Bradshaw, an honorary research fellow at the University of Bristol in England, would know. He was trained as a biologist — one who began by studying animals, not people, and not their relationship. But he says his work on dog and cat behavior led him to conclude that he would never fully understand those topics without also considering how humans think about their animals. In 1990, he and a small group of other researchers who studied pet ownership coined a term for their field: anthrozoology. Today, university students at a few dozen U.S. universities study the topic he helped pioneer.

In his latest book, Bradshaw argues that our fascination with pets is not because they’re useful, nor even because they’re cute, and certainly not because they’ll make us live longer. Instead, he writes, pet-keeping is an intrinsic part of human nature, one rooted deeply in our own species’ evolution. I spoke with him recently about his conclusions.

This interview has been edited for length and clarity.

I receive loads of press releases and read lots of headlines about how pets make us healthy. But the science is quite a bit more fuzzy, right?

There is evidence that interacting with pets does reduce people’s stress, provided the pet is behaving properly. Good interactions do have quite a profound effect, causing changes in oxytocin and in beta endorphins. Those are actual changes going on in the body of somebody who is stroking a friendly dog. So that’s the upside. The downside is that pets, real pets that actually live with people, cause stress and expense and all sorts of other things that can cause arguments within the family. And if you take humanity as a whole, I suspect that those two things kind of balance out. For every paper that says that pets make you live longer or that they make people healthier, many other reports — particularly those that come from medical professionals, who don’t really have a stake in the field — that find no effect or actually negative effects. The reporting bias is in favor of the good ones, so the study that showed that cat owners were usually more depressed than people who don’t have any pets didn’t rate any headlines. So pet-keeping as a habit, averaged out, is probably not having any major effect on health in either direction. If the dog gets people out and about and likes energetic exercise, then there are probably health benefits. But they’re not just going to come as part of the package.

Why is there such a mismatch in public perception about pets as a panacea and the evidence for it?

I think it’s about a puzzling and unusually unique effect pets give to people, which is what I call the trustworthiness effect, which hasn’t received a huge amount of attention in the press, but it has been replicated in studies in several different countries. People with animals, or as simply described as having a friendly dog with them, instantly become more trustworthy in the eyes of the person who’s encountering that person or having that person described to them. I think it actually explains quite a lot — people are believed when they tell nice stories about animals. Whether that applies to news reports as well, I’m just guessing, but I think it’s a reasonable explanation. I think it also explains a lot of the effects of animal-assisted therapy. The magic is actually in making the person with the animal much more approachable. In a senior residence, it’s not simply the seniors who find the visitor a good person to talk to, but the staff finds the visits beneficial as well. It makes the whole place seem a bit more homely. The dog, or whatever animal, is changing people’s perception of the person doing the therapy. This is the trustworthiness factor, and it explains quite a lot of our biases.

What’s the harm if people have mistaken beliefs about pets? Lots of animals need homes.

I’ve spent a lot of my career pursuing the idea of better welfare for household pets, and I can see some potential risks. The one that we’re seeing most is people bypassing the idea that you have to know about these animals. Fifty or 100 years ago, the knowledge of how to look after animals was passed from person to person. Now we are much more insular. And the idea that simply getting a pet is going to make you happy and de-stress you is not going to work if you don’t do the homework about what the animal needs. One trend which I have particular concern about is for flat-faced dogs. People don’t really understand that having a dog that looks very cute is also likely to have breathing difficulties, eye problems and other health issues. I find that quite distressing. We have a lot of knowledge now about how dogs think and how they feel, and yet that knowledge is still not getting through to a particular kind of owner who is just obeying the fashion and their gut instincts. They’re told that this is going to be a really good experience for them, and maybe it is, but it probably won’t be that great an experience for the dog.

Why do we keep getting pets?

Pet-keeping is a human universal, and it’s something that’s been going on for tens of thousands of years. So why do people want to do something which seems completely unproductive?

One answer is that there is this satisfaction — stroking a dog or a cat causes hormones to be released and makes the person doing it feel good. I think you can trace that back to our very ancient history as hairy primates. Grooming one another is the main glue that holds most primate societies together. Now we’ve got other ways of socializing, but somewhere deep in our brains is a need to do this grooming of something that’s hairy, and we can satisfy that by stroking a dog or combing the cat.

We also have to explain why it’s persisted when we’d have more money if we didn’t have pets. I think it used to be adaptive — people who were seen to be good with animals were more accepted by other people in their tribe, and there may have even been some selection for brides and grooms based on affinity with animals. Second, domestication of animals has been a very important aspect of the emergence of what we call civilization. But it’s actually intrinsically improbable, because to domesticate an animal you have to change its genetics. Even nowadays that takes many generations. I think the only way you can account for the separation of domestic animals from their wild ancestors, and the only way they stopped interbreeding, is because the domestic animals, the ones that were slightly tamer, were people’s pets and so were physically and emotionally and culturally separated. So we had the emergence of a domestic dog, which is useful, a domestic cat, which can be useful because it hunts around houses, and goats and sheep that you can herd and milk. Pet-keeping became an advantage, because the societies that were good at it and wanted to do it domesticated animals before other neighboring societies and groups of people.

These days , we spend lots of money to keep pets alive, we send them to spas and we buy them furniture. How did things go from pet-keeping to pet indulgence?


Priveste filmarea: Puzzle cu animale Animals puzzle for Kids (Ianuarie 2022).