Οι επιστήμονες προσπαθούν να ενημερώσουν την εξέλιξη

Ο Κέβιν Λάλαντ κοίταξε έξω από την αίθουσα συνεδριάσεων μερικές εκατοντάδες άτομα που συγκεντρώθηκαν για ένα συνέδριο για το μέλλον της εξελικτικής βιολογίας. Ένας συνάδελφος στάθηκε δίπλα του και τον ρώτησε πώς πίστευε ότι πήγαιναν τα πράγματα.

«Νομίζω ότι πάει πολύ καλά», είπε ο Laland. "Δεν έχει κοπάσει ακόμα."

Ο Laland είναι ένας εξελικτικός βιολόγος που εργάζεται στο Πανεπιστήμιο του St. Andrews στη Σκωτία. Μια κρύα γκρίζα μέρα του Νοεμβρίου, κατέβηκε στο Λονδίνο για να συνδιοργανώσει μια συνάντηση στη Βασιλική Εταιρεία με τίτλο «New Trends in Evolutionary Biology». Ένα ετερόκλητο συνεργείο βιολόγων, ανθρωπολόγων, γιατρών, επιστημόνων υπολογιστών και αυτοδιορισμένων οραματιστών γέμισαν το δωμάτιο. Το Royal Society στεγάζεται σε ένα επιβλητικό κτήριο με θέα στο πάρκο St. James. Σήμερα το μόνο πράγμα που έβλεπε ο Λάλαντ από τα ψηλά παράθυρα της αίθουσας συνεδριάσεων ήταν σκαλωσιές και γάζες τάπες που είχαν στηθεί για εργασίες ανακαίνισης. Στο εσωτερικό, ο Laland ήλπιζε ότι θα γινόταν άλλου είδους ανακαίνιση.

Στα μέσα του 1900, οι βιολόγοι ενημέρωσαν τη θεωρία της εξέλιξης του Δαρβίνου με νέες γνώσεις από τη γενετική και άλλους τομείς. Το αποτέλεσμα ονομάζεται συχνά Σύγχρονη Σύνθεση και καθοδηγεί την εξελικτική βιολογία για περισσότερα από 50 χρόνια. Αλλά σε αυτό το διάστημα, οι επιστήμονες έμαθαν πάρα πολλά για το πώς λειτουργεί η ζωή. Μπορούν να αλληλουχήσουν ολόκληρα γονιδιώματα. Μπορούν να παρακολουθήσουν τα γονίδια να ενεργοποιούνται και να απενεργοποιούνται στα αναπτυσσόμενα έμβρυα. Μπορούν να παρατηρήσουν πώς αντιδρούν τα ζώα και τα φυτά στις αλλαγές στο περιβάλλον.

Ως αποτέλεσμα, ο Laland και μια ομοϊδεάτη ομάδα βιολόγων υποστηρίζουν ότι η Σύγχρονη Σύνθεση χρειάζεται μια γενική αναθεώρηση. Πρέπει να αναδιατυπωθεί ως ένα νέο όραμα της εξέλιξης, το οποίο έχουν ονομάσει Extended Evolutionary Synthesis. Άλλοι βιολόγοι απώθησαν σκληρά, λέγοντας ότι υπάρχουν ελάχιστα στοιχεία ότι μια τέτοια αλλαγή παραδείγματος δικαιολογείται.

Αυτή η συνάντηση στη Βασιλική Εταιρεία ήταν η πρώτη δημόσια διάσκεψη όπου ο Laland και οι συνεργάτες του μπορούσαν να παρουσιάσουν το όραμά τους. Αλλά ο Laland δεν είχε κανένα ενδιαφέρον να κηρύξει απλώς τους προσηλυτισμένους, και έτσι αυτός και οι συνάδελφοί του διοργανωτές προσκάλεσαν επίσης εξέχοντες εξελικτικούς βιολόγους που είναι δύσπιστοι σχετικά με την Εκτεταμένη Εξελικτική Σύνθεση.

Και οι δύο πλευρές πρόσφεραν τα επιχειρήματά τους και τις κριτικές τους με πολιτικό τρόπο, αλλά μερικές φορές μπορούσες να αισθανθείς την ένταση στην αίθουσα — τα σημεία στίξης των tsk-tsks, τα βλέμματα και τα κομματικά χειροκροτήματα.

Αλλά όχι τσιμπήματα. Τουλάχιστον όχι ακόμα.

Κάνοντας την εξέλιξη όπως την ξέρουμε

Κάθε επιστήμη περνά μέσα από εποχές επανάστασης και επιχειρηματικής δραστηριότητας ως συνήθως. Αφού ο Γαλιλαίος και ο Νεύτων έβγαλαν τη φυσική από τα αρχαία λάθη της το 1600, προχώρησε από τη μια μέτρια πρόοδο στην άλλη μέχρι τις αρχές του 1900. Στη συνέχεια, ο Αϊνστάιν και άλλοι επιστήμονες καθιέρωσαν την κβαντική φυσική, τη σχετικότητα και άλλους νέους τρόπους κατανόησης του σύμπαντος. Κανείς από αυτούς δεν ισχυρίστηκε ότι ο Νεύτων έκανε λάθος. Αλλά αποδεικνύεται ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα στο σύμπαν από την ύλη σε κίνηση.

Η εξελικτική βιολογία είχε τις δικές της επαναστάσεις. Το πρώτο, φυσικά, ξεκίνησε από τον Κάρολο Δαρβίνο το 1859 με το βιβλίο του On the Origin of Species. Ο Δαρβίνος συνέπλεξε στοιχεία από την παλαιοντολογία, την εμβρυολογία και άλλες επιστήμες για να δείξει ότι τα έμβια όντα συνδέονταν μεταξύ τους από κοινή καταγωγή. Εισήγαγε επίσης έναν μηχανισμό για να οδηγήσει αυτή τη μακροπρόθεσμη αλλαγή:τη φυσική επιλογή. Κάθε γενιά ενός είδους ήταν γεμάτη παραλλαγές. Ορισμένες παραλλαγές βοήθησαν τους οργανισμούς να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν, και αυτές μεταβιβάστηκαν, χάρη στην κληρονομικότητα, στην επόμενη γενιά.

Ο Δαρβίνος ενέπνευσε βιολόγους σε όλο τον κόσμο να μελετήσουν τα ζώα και τα φυτά με έναν νέο τρόπο, ερμηνεύοντας τη βιολογία τους ως προσαρμογές που παράγονται σε πολλές γενιές. Αλλά το πέτυχε παρόλο που δεν είχε ιδέα τι ήταν ένα γονίδιο. Μόλις τη δεκαετία του 1930 οι γενετιστές και οι εξελικτικοί βιολόγοι συγκεντρώθηκαν και αναδιατύπωσαν την εξελικτική θεωρία. Η κληρονομικότητα έγινε η μετάδοση γονιδίων από γενιά σε γενιά. Οι παραλλαγές οφείλονταν σε μεταλλάξεις, οι οποίες μπορούσαν να ανακατευτούν σε νέους συνδυασμούς. Νέα είδη εμφανίστηκαν όταν οι πληθυσμοί δημιούργησαν μεταλλάξεις που κατέστησαν αδύνατη τη διασταύρωση.

Το 1942, ο Βρετανός βιολόγος Julian Huxley περιέγραψε αυτό το αναδυόμενο πλαίσιο σε ένα βιβλίο που ονομάζεται Evolution:The Modern Synthesis. Σήμερα, οι επιστήμονες εξακολουθούν να το αποκαλούν με αυτό το όνομα. (Μερικές φορές το αναφέρουν ως νεοδαρβινισμός, αν και αυτό είναι στην πραγματικότητα μια μπερδεμένη λανθασμένη ονομασία. Ο όρος «νεοδαρβινισμός» επινοήθηκε στην πραγματικότητα στα τέλη του 1800, για να αναφέρεται σε βιολόγους που προώθησαν τις ιδέες του Δαρβίνου κατά τη διάρκεια της ζωής του Δαρβίνου.) /P>

Η Σύγχρονη Σύνθεση αποδείχτηκε ένα ισχυρό εργαλείο για την υποβολή ερωτήσεων σχετικά με τη φύση. Οι επιστήμονες το χρησιμοποίησαν για να κάνουν μια τεράστια γκάμα ανακαλύψεων σχετικά με την ιστορία της ζωής, όπως γιατί μερικοί άνθρωποι είναι επιρρεπείς σε γενετικές διαταραχές όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία και γιατί τα φυτοφάρμακα αργά ή γρήγορα αποτυγχάνουν να κρατήσουν υπό έλεγχο τα παράσιτα των αγροκτημάτων. Αλλά ξεκινώντας όχι πολύ μετά το σχηματισμό της Σύγχρονης Σύνθεσης, διάφοροι βιολόγοι παραπονιόντουσαν κατά καιρούς ότι ήταν πολύ άκαμπτο. Μόλις τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, ο Laland και άλλοι ερευνητές οργανώθηκαν και έκαναν μια συντονισμένη προσπάθεια να διατυπώσουν μια εκτεταμένη σύνθεση που θα μπορούσε να πάρει τη θέση της.

Οι ερευνητές δεν υποστηρίζουν ότι η Σύγχρονη Σύνθεση είναι λάθος - απλώς ότι δεν αποτυπώνει τον πλήρη πλούτο της εξέλιξης. Οι οργανισμοί κληρονομούν περισσότερα από γονίδια, για παράδειγμα:Μπορούν να κληρονομήσουν άλλα κυτταρικά μόρια, καθώς και συμπεριφορές που μαθαίνουν και τα περιβάλλοντα που έχουν αλλάξει από τους προγόνους τους. Ο Laland και οι συνεργάτες του αμφισβητούν επίσης την εξέχουσα θέση που έχει η φυσική επιλογή στις εξηγήσεις για το πώς η ζωή έγινε όπως είναι. Άλλες διαδικασίες μπορούν επίσης να επηρεάσουν την πορεία της εξέλιξης, από τους κανόνες ανάπτυξης έως τα περιβάλλοντα στα οποία πρέπει να ζουν οι οργανισμοί.

«Δεν είναι απλώς να βάζουμε περισσότερους μηχανισμούς σε αυτό που έχουμε ήδη», είπε ο Laland. "Απαιτεί να σκέφτεστε την αιτιότητα με διαφορετικό τρόπο."

Προσθήκη στο Darwin

Η Eva Jablonka, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ, χρησιμοποίησε την ομιλία της για να διερευνήσει τα στοιχεία για μια μορφή κληρονομικότητας πέρα ​​από τα γονίδια.

Τα κύτταρά μας χρησιμοποιούν έναν αριθμό ειδικών μορίων για να ελέγχουν ποια από τα γονίδιά τους παράγουν πρωτεΐνες. Σε μια διαδικασία που ονομάζεται μεθυλίωση, για παράδειγμα, τα κύτταρα βάζουν καλύμματα στο DNA τους για να κρατήσουν ορισμένα γονίδια κλειστά. Όταν τα κύτταρα διαιρούνται, μπορούν να αναπαράγουν τα ίδια καλύμματα και άλλους ελέγχους στο νέο DNA. Ορισμένα σήματα από το περιβάλλον μπορούν να αναγκάσουν τα κύτταρα να αλλάξουν αυτούς τους λεγόμενους «επιγενετικούς» ελέγχους, επιτρέποντας στους οργανισμούς να προσαρμόσουν τη συμπεριφορά τους σε νέες προκλήσεις.

Ορισμένες μελέτες δείχνουν ότι - υπό ορισμένες συνθήκες - μια επιγενετική αλλαγή σε έναν γονέα μπορεί να μεταδοθεί στους απογόνους του. Και αυτά τα παιδιά μπορεί να μεταδώσουν αυτό το τροποποιημένο επιγενετικό προφίλ στα παιδιά τους. Αυτό θα ήταν ένα είδος κληρονομικότητας που ξεπερνά τα γονίδια.

Τα στοιχεία για αυτό το αποτέλεσμα είναι ισχυρότερα στα φυτά. Σε μια μελέτη, οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν τα τροποποιημένα πρότυπα μεθυλίωσης για 31 γενιές σε ένα φυτό που ονομάζεται Arabidopsis . Και αυτού του είδους η κληρονομικότητα μπορεί να κάνει μια σημαντική διαφορά στον τρόπο λειτουργίας ενός οργανισμού. Σε μια άλλη μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα κληρονομικά πρότυπα μεθυλίωσης θα μπορούσαν να αλλάξουν τον χρόνο ανθοφορίας του Arabidopsis , καθώς και το μέγεθος των ριζών του. Η παραλλαγή που δημιούργησαν αυτά τα μοτίβα ήταν ακόμη μεγαλύτερη από αυτή που προκάλεσαν οι συνηθισμένες μεταλλάξεις.

Αφού παρουσίασε τέτοια στοιχεία, ο Jablonka υποστήριξε ότι οι επιγενετικές διαφορές θα μπορούσαν να καθορίσουν ποιοι οργανισμοί επιβίωσαν αρκετά για να αναπαραχθούν. "Η φυσική επιλογή θα μπορούσε να λειτουργήσει σε αυτό το σύστημα", είπε.

Ενώ η φυσική επιλογή είναι μια σημαντική δύναμη στην εξέλιξη, οι ομιλητές στη σύσκεψη παρουσίασαν στοιχεία για το πώς θα μπορούσε να περιοριστεί ή να προκαταληφθεί σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Ο Gerd Müller, βιολόγος του Πανεπιστημίου της Βιέννης, έδωσε ένα παράδειγμα από τη δική του έρευνα για τις σαύρες. Ορισμένα είδη σαυρών έχουν αναπτύξει πόδια που έχουν χάσει μερικά δάχτυλα των ποδιών. Μερικοί έχουν μόνο τέσσερα δάχτυλα, ενώ άλλοι έχουν μόνο ένα και κάποιοι έχουν χάσει εντελώς τα πόδια τους.

Η Σύγχρονη Σύνθεση, υποστήριξε ο Müller, οδηγεί τους επιστήμονες να βλέπουν αυτές τις ρυθμίσεις ως απλώς το προϊόν της φυσικής επιλογής, η οποία ευνοεί μια παραλλαγή έναντι άλλων επειδή έχει πλεονέκτημα επιβίωσης. Αλλά αυτή η προσέγγιση δεν λειτουργεί αν ρωτήσετε ποιο ήταν το πλεονέκτημα για ένα συγκεκριμένο είδος να χάσει το πρώτο δάκτυλο και το τελευταίο δάχτυλο στο πόδι του, αντί για κάποιο άλλο ζευγάρι δάχτυλα.

«Η απάντηση είναι ότι δεν υπάρχει πραγματικό επιλεκτικό πλεονέκτημα», είπε ο Müller.

Το κλειδί για την κατανόηση του γιατί οι σαύρες χάνουν συγκεκριμένα δάχτυλα των ποδιών βρίσκεται στον τρόπο με τον οποίο τα έμβρυα σαύρας αναπτύσσουν τα δάχτυλα των ποδιών στην πρώτη θέση. Ένα μπουμπούκι ξεφυτρώνει στο πλάι του σώματος και στη συνέχεια αναδύονται πέντε ψηφία. Αλλά τα δάχτυλα των ποδιών εμφανίζονται πάντα με την ίδια σειρά. Και όταν οι σαύρες χάνουν τα δάχτυλα των ποδιών τους μέσω της εξέλιξης, τα χάνουν με την αντίστροφη σειρά. Ο Müller υποπτεύεται ότι αυτός ο περιορισμός οφείλεται στο ότι οι μεταλλάξεις δεν μπορούν να δημιουργήσουν κάθε πιθανή παραλλαγή. Ως εκ τούτου, ορισμένοι συνδυασμοί δακτύλων των ποδιών είναι εκτός ορίων και η φυσική επιλογή δεν μπορεί ποτέ να τους επιλέξει εξαρχής.

Η ανάπτυξη μπορεί να περιορίσει την εξέλιξη. Από την άλλη πλευρά, παρέχει επίσης στα ζώα και τα φυτά αξιοσημείωτη ευελιξία. Η Sonia Sultan, μια εξελικτική οικολόγος από το Πανεπιστήμιο Wesleyan, παρουσίασε μια εντυπωσιακή περίπτωση κατά τη διάρκεια της ομιλίας της, περιγράφοντας ένα φυτό που μελετά στο γένος Polygonum που παίρνει το κοινό όνομα "smartweed".

Η Σύγχρονη Σύνθεση, είπε ο Σουλτάν, θα σας οδηγήσει να δείτε τις προσαρμογές σε ένα φυτό έξυπνων ζιζανίων ως το τελειοποιημένο προϊόν της φυσικής επιλογής. Εάν τα φυτά αναπτύσσονται σε χαμηλό ηλιακό φως, τότε η φυσική επιλογή θα ευνοήσει φυτά με γενετικές παραλλαγές που τα αφήνουν να ευδοκιμήσουν σε αυτό το περιβάλλον - για παράδειγμα, αναπτύσσοντας ευρύτερα φύλλα για να πιάσουν περισσότερα φωτόνια. Τα φυτά που αναπτύσσονται σε έντονο ηλιακό φως, από την άλλη πλευρά, θα αναπτύξουν προσαρμογές που τους επιτρέπουν να ευδοκιμήσουν σε αυτές τις διαφορετικές συνθήκες.

"Είναι μια δέσμευση σε αυτήν την άποψη που είμαστε εδώ για να αντιμετωπίσουμε", είπε ο Σουλτάν.

Εάν εκτρέφετε γενετικά πανομοιότυπα φυτά έξυπνων ζιζανίων υπό διαφορετικές συνθήκες, έδειξε ο Sultan, θα καταλήξετε με φυτά που μπορεί να μοιάζουν σαν να ανήκουν σε διαφορετικά είδη.

Για ένα πράγμα, τα έξυπνα φυτά προσαρμόζουν το μέγεθος των φύλλων τους στην ποσότητα του ηλιακού φωτός που λαμβάνουν. Σε έντονο φως, τα φυτά αναπτύσσονται στενά, παχιά φύλλα, αλλά σε χαμηλό φωτισμό, τα φύλλα γίνονται πλατιά και λεπτά. Σε ξηρό έδαφος, τα φυτά στέλνουν τις ρίζες τους βαθιά προς αναζήτηση νερού, ενώ στο χώμα πλημμυρών, αναπτύσσουν ρηχές ρίζες σαν τρίχες που μένουν κοντά στην επιφάνεια.

Οι επιστήμονες στη συνάντηση υποστήριξαν ότι αυτή η ευελιξία - γνωστή ως πλαστικότητα - μπορεί από μόνη της να βοηθήσει στην ανάπτυξη. Επιτρέπει στα φυτά να εξαπλωθούν σε μια σειρά από ενδιαιτήματα, για παράδειγμα, όπου η φυσική επιλογή μπορεί στη συνέχεια να προσαρμόσει τα γονίδιά τους. Και σε μια άλλη ομιλία, η Susan Antón, μια παλαιοανθρωπολόγος στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, είπε ότι η πλαστικότητα μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη εξέλιξη που έχει υποτιμηθεί μέχρι τώρα. Αυτό συμβαίνει επειδή η Σύγχρονη Σύνθεση έχει επηρεάσει έντονα τη μελέτη της ανθρώπινης εξέλιξης τον τελευταίο μισό αιώνα.

Οι Παλαιοανθρωπολόγοι έτειναν να αντιμετωπίζουν τις διαφορές στα απολιθώματα ως αποτέλεσμα γενετικών διαφορών. Αυτό τους επέτρεψε να σχεδιάσουν ένα εξελικτικό δέντρο ανθρώπων και των εξαφανισμένων συγγενών τους. Αυτή η προσέγγιση έχει πολλά να δείξει, παραδέχτηκε ο Antón. Μέχρι τη δεκαετία του 1980, οι επιστήμονες είχαν καταλάβει ότι οι αρχαίοι συγγενείς μας ήταν κοντοί και μικροεγκέφαλοι μέχρι πριν από περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια. Τότε μια γενεαλογία ύψωσε και εξέλιξε μεγάλους εγκεφάλους. Αυτή η μετάβαση σηματοδότησε την προέλευση του γένους μας, Homo .

Αλλά μερικές φορές οι παλαιοανθρωπολόγοι έβρισκαν παραλλαγές που ήταν πιο δύσκολο να κατανοήσουν. Δύο απολιθώματα μπορεί να φαίνονται κατά κάποιο τρόπο σαν να είναι στο ίδιο είδος, αλλά να μοιάζουν πολύ διαφορετικά από άλλες απόψεις. Οι επιστήμονες συνήθως απορρίπτουν αυτές τις παραλλαγές ως προκαλούμενες από το περιβάλλον. «Θέλαμε να απαλλαγούμε από όλα αυτά τα πράγματα και να καταλήξουμε στην ουσία τους», είπε ο Antón.

Αλλά αυτά τα πράγματα είναι πλέον πολύ άφθονα για να τα αγνοήσουμε. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια ιλιγγιώδη ποικιλία απολιθωμάτων που μοιάζουν με ανθρώπους που χρονολογούνται από 1,5 έως 2,5 εκατομμύρια χρόνια πριν. Μερικοί είναι ψηλοί και άλλοι κοντοί. Κάποιοι έχουν μεγάλο μυαλό και άλλοι μικρό. Όλα έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά του Homo στον σκελετό τους, αλλά το καθένα έχει μια μπερδεμένη ποικιλία μίξης και ταιριάσματος.

Ο Antón πιστεύει ότι η Εκτεταμένη Εξελικτική Σύνθεση μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν αυτό το βαθύ μυστήριο. Ειδικότερα, πιστεύει ότι οι συνάδελφοί της πρέπει να λάβουν σοβαρά υπόψη την πλαστικότητα ως εξήγηση για την περίεργη ποικιλομορφία του πρώιμου Homo απολιθώματα.

Για να υποστηρίξει αυτή την ιδέα, ο Antón επεσήμανε ότι οι ζωντανοί άνθρωποι έχουν τα δικά τους είδη πλαστικότητας. Η ποιότητα της τροφής που παίρνει μια γυναίκα ενώ είναι έγκυος μπορεί να επηρεάσει το μέγεθος και την υγεία του μωρού της και αυτές οι επιρροές μπορεί να διαρκέσουν μέχρι την ενηλικίωση. Επιπλέον, το μέγεθος μιας γυναίκας - επηρεασμένο εν μέρει από τη διατροφή της μητέρας της - μπορεί να επηρεάσει τα δικά της παιδιά. Οι βιολόγοι έχουν βρει ότι οι γυναίκες με μακρύτερα πόδια τείνουν να έχουν μεγαλύτερα παιδιά, για παράδειγμα.

Ο Antón πρότεινε ότι οι περίεργες παραλλαγές στο αρχείο απολιθωμάτων μπορεί να είναι ακόμη πιο δραματικά παραδείγματα πλαστικότητας. Όλα αυτά τα απολιθώματα χρονολογούνται όταν το κλίμα της Αφρικής έπεσε σε μια περίοδο άγριων κλιματικών αλλαγών. Οι ξηρασίες και οι άφθονες βροχές θα είχαν αλλάξει την προσφορά τροφίμων σε διάφορα μέρη του κόσμου, προκαλώντας ίσως πρώιμο Homo να αναπτυχθεί διαφορετικά.

Η Εκτεταμένη Εξελικτική Σύνθεση μπορεί επίσης να βοηθήσει να κατανοήσουμε ένα άλλο κεφάλαιο στην ιστορία μας:την αυγή της γεωργίας. Στην Ασία, την Αφρική και την Αμερική, οι άνθρωποι εξημερώνουν καλλιέργειες και ζώα. Η Μελίντα Ζέντερ, αρχαιολόγος στο Ινστιτούτο Σμιθσόνιαν, έδωσε μια ομιλία στη συνάντηση σχετικά με τον μακροχρόνιο αγώνα για να κατανοήσουμε πώς εξελίχθηκε αυτή η μεταμόρφωση.

Πριν καλλιεργήσουν οι άνθρωποι, αναζητούσαν τροφή και κυνηγούσαν άγρια ​​θηράματα. Ο Ζέντερ εξήγησε πόσοι επιστήμονες αντιμετωπίζουν τη συμπεριφορά των τροφοσυλλεκτών με έναν πολύ Σύγχρονο τρόπο Σύνθεσης:όπως έχει ρυθμιστεί από τη φυσική επιλογή για να αποφέρει τη μεγαλύτερη ανταμοιβή για την προσπάθειά τους να βρουν τροφή.

Το πρόβλημα είναι ότι είναι δύσκολο να δει κανείς πώς ένας τέτοιος τροφοσυλλέκτης θα μεταπηδούσε ποτέ στη γεωργία. «Δεν έχεις την άμεση ικανοποίηση να αρπάξεις λίγο φαγητό και να το βάλεις στο στόμα σου», μου είπε ο Ζέντερ.

Ορισμένοι ερευνητές πρότειναν ότι η μετάβαση στη γεωργία μπορεί να συνέβη κατά τη διάρκεια μιας κλιματικής αλλαγής, όταν έγινε πιο δύσκολο να βρεθούν άγρια ​​φυτά. Αλλά ο Zeder και άλλοι ερευνητές δεν βρήκαν στην πραγματικότητα κανένα στοιχείο για μια τέτοια κρίση όταν εμφανίστηκε η γεωργία.

Ο Zeder υποστηρίζει ότι υπάρχει καλύτερος τρόπος σκέψης για αυτή τη μετάβαση. Οι άνθρωποι δεν είναι παθητικά ζόμπι που προσπαθούν να επιβιώσουν σε ένα σταθερό περιβάλλον. Είναι δημιουργικοί στοχαστές που μπορούν να αλλάξουν το ίδιο το περιβάλλον. Και στην πορεία, μπορούν να κατευθύνουν την εξέλιξη σε μια νέα κατεύθυνση.

Οι επιστήμονες ονομάζουν αυτή τη διαδικασία κατασκευή θέσεων, και πολλά είδη το κάνουν. Η κλασική περίπτωση είναι ένας κάστορας. Κόβει δέντρα και κάνει φράγμα, δημιουργώντας μια λίμνη. Σε αυτό το νέο περιβάλλον, ορισμένα είδη φυτών και ζώων θα τα πάνε καλύτερα από άλλα. Και θα προσαρμοστούν στο περιβάλλον τους με νέους τρόπους. Αυτό ισχύει όχι μόνο για τα φυτά και τα ζώα που ζουν γύρω από μια λίμνη κάστορα, αλλά και για τον ίδιο τον κάστορα.

Όταν η Zeder έμαθε για πρώτη φορά για την κατασκευή εξειδικευμένων θέσεων, λέει, ήταν μια αποκάλυψη. «Μικρές εκρήξεις γίνονταν στο κεφάλι μου», μου είπε. Τα αρχαιολογικά στοιχεία που είχε συγκεντρώσει εκείνη και άλλοι έκαναν νόημα ως καταγραφή του πώς οι άνθρωποι άλλαξαν το περιβάλλον τους.

Οι πρώτοι τροφοσυλλέκτες δείχνουν σημάδια ότι έχουν μετακινήσει τα άγρια ​​φυτά μακριά από τους γηγενείς ενδιαιτητές τους για να τα έχουν κοντά τους, για παράδειγμα. Καθώς πότιζαν τα φυτά και τα προστάτευαν από τα φυτοφάγα, τα φυτά προσαρμόστηκαν στο νέο τους περιβάλλον. Τα ζιζάνια επίσης μετακόμισαν και έγιναν δικές τους καλλιέργειες. Ορισμένα ζώα προσαρμόστηκαν επίσης στο περιβάλλον και έγιναν σκύλοι, γάτες και άλλα εξημερωμένα είδη.

Σταδιακά, το περιβάλλον άλλαξε από αραιά μπαλώματα άγριων φυτών σε πυκνά αγροκτήματα. Αυτό το περιβάλλον δεν οδήγησε μόνο την εξέλιξη των φυτών. Άρχισε επίσης να οδηγεί την πολιτιστική εξέλιξη των αγροτών, επίσης. Αντί να περιπλανηθούν ως νομάδες, εγκαταστάθηκαν σε χωριά για να δουλέψουν τη γη γύρω τους. Η κοινωνία έγινε πιο σταθερή επειδή τα παιδιά έλαβαν μια οικολογική κληρονομιά από τους γονείς τους. Και έτσι ξεκίνησε ο πολιτισμός.

Η κατασκευή θέσεων είναι μόνο μία από τις πολλές έννοιες της Εκτεταμένης Εξελικτικής Σύνθεσης που μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση της εξημέρωσης, είπε ο Ζέντερ. Κατά τη διάρκεια της ομιλίας της, παρουσίασε διαφάνειες μετά από διαφάνειες προβλέψεων που παρέχει, σχετικά με τα πάντα, από τις κινήσεις των πρώτων τροφοσυλλεκτών μέχρι τον ρυθμό της εξέλιξης των φυτών.

«Έμοιαζε σαν μια πληροφοριακή διαφήμιση για την Εκτεταμένη Εξελικτική Σύνθεση», μου είπε ο Ζέντερ αργότερα γελώντας. "Αλλά περίμενε! Μπορείτε να πάρετε μαχαίρια για μπριζόλες!»

Η Επιστροφή της Φυσικής Επιλογής

Μεταξύ των μελών του κοινού ήταν και ένας βιολόγος ονόματι David Shuker. Αφού άκουσε ήσυχα για μιάμιση μέρα, ο ερευνητής του Πανεπιστημίου του St Andrews είχε χορτάσει. Στο τέλος μιας ομιλίας, σήκωσε το χέρι του.

Την ομιλία είχε ο Ντένις Νόμπλ, ένας φυσιολόγος με μια σφουγγαρίστρα λευκών μαλλιών και ένα μπλε σακάκι. Ο Noble, ο οποίος έχει περάσει το μεγαλύτερο μέρος της καριέρας του στην Οξφόρδη, είπε ότι ξεκίνησε ως παραδοσιακός βιολόγος, βλέποντας τα γονίδια ως την απόλυτη αιτία των πάντων στο σώμα. Όμως τα τελευταία χρόνια είχε αλλάξει τη σκέψη του. Μίλησε για το γονιδίωμα όχι ως σχέδιο για τη ζωή, αλλά ως ένα ευαίσθητο όργανο, που ανιχνεύει το στρες και αναδιατάσσει τον εαυτό του για να αντιμετωπίσει τις προκλήσεις. «Έχω κάνει ένα μακρύ ταξίδι σε αυτήν την άποψη», είπε ο Noble.

Για να επεξηγήσει αυτή τη νέα άποψη, ο Noble συζήτησε μια ποικιλία από πρόσφατα πειράματα. Ένα από αυτά δημοσιεύτηκε πέρυσι από μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Reading. Έκαναν ένα πείραμα σε βακτήρια που κολυμπούν περιστρέφοντας τις μακριές ουρές τους.

Πρώτον, οι επιστήμονες έκοψαν ένα γονίδιο από το DNA των βακτηρίων που είναι απαραίτητο για την κατασκευή ουρών. Στη συνέχεια, οι ερευνητές έριξαν αυτά τα βακτήρια χωρίς ουρά σε ένα πιάτο Petri με μια πενιχρή ποσότητα τροφής. Σε λίγο, τα βακτήρια έφαγαν όλη την τροφή στο άμεσο περιβάλλον τους. Αν δεν μπορούσαν να κινηθούν, πέθαιναν. Σε λιγότερο από τέσσερις ημέρες σε αυτές τις άθλιες συνθήκες, τα βακτήρια κολυμπούσαν ξανά. Μετά από στενή επιθεώρηση, η ομάδα διαπίστωσε ότι έβγαζε νέες ουρές.

«Αυτή η στρατηγική είναι να παράγει ταχεία εξελικτική αλλαγή γονιδιώματος ως απάντηση στο δυσμενές περιβάλλον», δήλωσε ο Noble στο κοινό. "Είναι ένα αυτοσυντηρούμενο σύστημα που επιτρέπει σε ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό να εμφανίζεται ανεξάρτητα από το DNA."

Αυτό δεν φαινόταν σωστό στον Shuker και ήταν αποφασισμένος να αμφισβητήσει τον Noble μετά το τέλος του χειροκροτήματος.

«Θα μπορούσατε να σχολιάσετε καθόλου τον μηχανισμό που κρύβεται πίσω από αυτήν την ανακάλυψη;» ρώτησε ο Σούκερ.

Η Noble τραύλισε απαντώντας. «Ο μηχανισμός σε γενικές γραμμές, μπορώ, ναι…» είπε, και μετά άρχισε να μιλά για δίκτυα και ρυθμίσεις και μια απεγνωσμένη αναζήτηση λύσης σε μια κρίση. «Θα πρέπει να επιστρέψετε στην αρχική εφημερίδα», είπε στη συνέχεια.

Ενώ ο Noble προσπαθούσε να απαντήσει, ο Shuker επέστρεψε στην εφημερίδα με ένα iPad. Και τώρα διάβασε την περίληψη με έντονη φωνή.

«Τα αποτελέσματά μας αποδεικνύουν ότι η φυσική επιλογή μπορεί να επανασυνδέσει γρήγορα τα ρυθμιστικά δίκτυα», είπε ο Shuker. Άφησε κάτω το iPad. "Είναι λοιπόν ένα τέλειο, όμορφο παράδειγμα ταχείας νεοδαρβινικής εξέλιξης", δήλωσε.

Ο Σούκερ απέσπασε τα συναισθήματα πολλών σκεπτικιστών με τους οποίους μίλησα στο συνέδριο. Η έντονη ρητορική για μια αλλαγή παραδείγματος ήταν, ως επί το πλείστον, αδικαιολόγητη, είπαν. Ούτε αυτοί οι σκεπτικιστές περιορίζονταν στη γκαλερί των φυστικιών. Αρκετοί από αυτούς έκαναν δικές τους ομιλίες.

«Νομίζω ότι αναμένεται να αντιπροσωπεύσω την Jurassic άποψη για την εξέλιξη», είπε ο Douglas Futuyma όταν ανέβηκε στο βάθρο. Ο Futuyma είναι βιολόγος με ήπιο τρόπο στο Πανεπιστήμιο Stony Brook στη Νέα Υόρκη και συγγραφέας ενός κορυφαίου εγχειριδίου για την εξέλιξη. Με άλλα λόγια, έγινε στόχος πολλών καταγγελιών κατά τη διάρκεια της συνάντησης ότι τα σχολικά βιβλία ελάχιστα έδωσαν σημασία σε πράγματα όπως η επιγενετική και η πλαστικότητα. Στην πραγματικότητα, ο Futuyma είχε προσκληθεί να πει στους συναδέλφους του γιατί αυτές οι έννοιες αγνοήθηκαν.

«Πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι οι βασικές αρχές της Σύγχρονης Σύνθεσης είναι ισχυρές και καλά υποστηριζόμενες», δήλωσε ο Futuyma. Όχι μόνο αυτό, πρόσθεσε, αλλά τα είδη της βιολογίας που συζητήθηκαν στη Βασιλική Εταιρεία δεν ήταν στην πραγματικότητα και τόσο νέα. Οι αρχιτέκτονες της Μοντέρνας Σύνθεσης μιλούσαν ήδη για αυτά πριν από περισσότερα από 50 χρόνια. Και έχει γίνει πολλή έρευνα που καθοδηγείται από τη Σύγχρονη Σύνθεση για να τα κατανοήσει.

Πάρτε την πλαστικότητα. Οι γενετικές παραλλαγές σε ένα ζώο ή ένα φυτό διέπουν το φάσμα των μορφών στις οποίες μπορεί να αναπτυχθεί ο οργανισμός. Οι μεταλλάξεις μπορούν να αλλάξουν αυτό το εύρος. Και τα μαθηματικά μοντέλα φυσικής επιλογής δείχνουν πώς μπορεί να ευνοήσει ορισμένα είδη πλαστικότητας έναντι άλλων.

Αν το Extended Evolutionary Synthesis ήταν τόσο περιττό, τότε γιατί κέρδιζε αρκετή προσοχή ώστε να δικαιολογεί μια συνάντηση στη Βασιλική Εταιρεία; Ο Futuyma πρότεινε ότι η απήχησή του ήταν συναισθηματική παρά επιστημονική. Έκανε τη ζωή μια ενεργητική δύναμη παρά το παθητικό όχημα των μεταλλάξεων.

«Νομίζω ότι αυτό που βρίσκουμε συναισθηματικά ή αισθητικά πιο ελκυστικό δεν είναι η βάση για την επιστήμη», είπε ο Futuyma.

Ωστόσο, έκανε τα πάντα για να πει ότι το είδος της έρευνας που περιγράφηκε στη συνάντηση θα μπορούσε να οδηγήσει σε μερικές ενδιαφέρουσες ιδέες για την εξέλιξη. Αλλά αυτές οι ιδέες θα προέκυπταν μόνο με λίγη σκληρή δουλειά που οδηγεί σε σκληρά δεδομένα. «Υπήρξαν αρκετά δοκίμια και έγγραφα θέσης», είπε.

Μερικά μέλη του κοινού παρενόχλησαν λίγο τον Futuyma. Άλλοι σκεπτικιστές ομιλητές εξοργίζονταν μερικές φορές από επιχειρήματα που θεωρούσαν ότι δεν είχαν νόημα. Όμως η συνάντηση κατάφερε να φτάσει στο τέλος της το τρίτο απόγευμα χωρίς τσιμπήματα.

«Αυτή είναι πιθανότατα η πρώτη από τις πολλές, πολλές συναντήσεις», μου είπε ο Laland. Τον Σεπτέμβριο, μια κοινοπραξία επιστημόνων στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες έλαβε χρηματοδότηση 11 εκατομμυρίων δολαρίων (συμπεριλαμβανομένων 8 εκατομμυρίων δολαρίων από το Ίδρυμα John Templeton) για τη διεξαγωγή 22 μελετών σχετικά με την Εκτεταμένη Εξελικτική Σύνθεση.

Πολλές από αυτές τις μελέτες θα δοκιμάσουν προβλέψεις που έχουν προκύψει από τη σύνθεση τα τελευταία χρόνια. Θα δουν, για παράδειγμα, εάν είδη που χτίζουν το δικό τους περιβάλλον - ιστοί αράχνης, φωλιές σφηκών και ούτω καθεξής - εξελίσσονται σε περισσότερα είδη από αυτά που δεν το κάνουν. Θα εξετάσουν εάν η μεγαλύτερη πλαστικότητα επιτρέπει στα είδη να προσαρμοστούν πιο γρήγορα σε νέα περιβάλλοντα.

«Κάνει την έρευνα, κάτι που μας λένε οι επικριτές μας να κάνουμε», είπε ο Laland. "Πηγαίνετε να βρείτε τα στοιχεία."

Διόρθωση:Μια παλαιότερη έκδοση αυτού του άρθρου προσδιορίζει εσφαλμένα τη φωτογραφία του Andy Whiten ως Gerd Müller.