Când Charles Darwin și-a dezvoltat-o teoria evolutiei la mijlocul secolului al XIX-lea, el a crezut că acest proces fundamental a avut loc foarte lent pe perioade geologice, durand milioane de ani.
Dar este acest lucru corect sau evoluția se poate întâmpla mai repede? Cât de repede poate funcționa evoluția?
În primul rând, să definim evoluția, care este procesul prin care genele unei specii sau aspectul fizic se modifică treptat în timp. Forța motrice este selecția naturală, în care indivizii cu trăsături mai benefice supraviețuiesc și se reproduc, trimițând acele trăsături către generația următoare. De-a lungul multor generații, aceasta este cunoscută sub numele de evoluție adaptivă.
Combinate, selecția naturală și evoluția adaptivă permit unei „specii să urmărească schimbările din mediul său”, a spus Timothée Bonnetbiolog evoluționist la Centrul Național Francez pentru Cercetare Științifică și Universitatea La Rochelle.
În celebrul exemplu de cintezele lui Darwin de pe Insulele Galapagos, diferite specii a evoluat diferite forme și dimensiuni de cioc în câteva decenii să se specializeze în hrănirea cu diferite tipuri de nuci și insecte. Această descoperire a făcut furori în urma publicării cărții câștigătoare a premiului Pulitzer, „Ciocul cintezei: O poveste a evoluției în timpul nostru” (Knopf, 1994).
Înrudit: Ce animale sunt cele mai susceptibile de a supraviețui schimbărilor climatice?
Apoi, există o a treia componentă: speciația. Acesta este momentul în care o specie se ramifică în două specii distincte în timp. Bonnet a spus că acest lucru se întâmplă mult mai lent decât evoluția adaptivă.
Până la mijlocul secolului al XX-lea, oamenii de știință și-au dat seama că evoluția se poate întâmpla mult mai repede decât a crezut vreodată Darwin, folosind teoria selecției naturale pentru a face recolte mai mult gustoasa in doar șapte ani și domesticește câinii peste câteva generații. „Am făcut ca evoluția să se întâmple”, a spus Bonnet pentru Live Science. „Am putut vedea că schimbarea care are loc la această scară de câteva generații (poate) fi destul de dramatică”.
Această selecție artificială a accelerat evoluția, dar cât de repede poate funcționa procesul natural?
Pentru a afla, Bonnet și o echipă internațională de cercetători au analizat zeci de ani date genetice pentru 19 specii de păsări și mamifere. Ei au descoperit că rata evoluției adaptive a fost de două până la patru ori mai rapid decât estimările anterioare. Mai precis, fiecare generație și-a crescut supraviețuirea și reproducerea cu 18,5%, în medie, în condiții complet stabile.
Aceasta înseamnă că dacă supraviețuirea și reproducerea ar scădea cu o treime, evoluția adaptativă ar ajuta o populație să se recupereze în trei până la șapte generații. Oaia Bighorn (Ovis canadensis) coarnele evoluate care erau cu 0,7 inchi (2 centimetri) mai scurte decât înainte de peste 20 de ani, sau trei generații, pentru că vânătorii îi țintiseră pe cei cu coarne mai mari. Voluri de zăpadă (Chionomys nivalis) s-a micsorat cu până la 0,1 uncii (3 grame) pe parcursul a 10 ani, sau opt generații, probabil din cauza schimbărilor în zăpadă.
Dar în natură, condițiile nu sunt niciodată stabile.
„Avem populații care se adaptează, dar nu știm la ce se adaptează”, a spus Bonnet. El a explicat că schimbările de mediu, competiția, bolile și oamenii pot instiga o evoluție rapidă. „Evoluția este acolo pentru a stabiliza, sau cel puțin a tampona puțin, schimbările care au loc în mediu”, a adăugat el.
Schimbările climatice este un alt motor major al evoluției adaptive, a spus Bonnet, dar oamenii de știință nu sunt foarte siguri dacă populațiile vor ține pasul. Ca temperaturi, modele meteorologice și ridicarea nivelului mării s-au schimbat, unele specii au răspuns mutându-se în locuri mai răcoroase sau adaptându-se la condiții mai saline. Acestea fiind spuse, mediile s-ar putea deteriora mai repede decât poate funcționa evoluția, a spus el.
„Evoluția are loc mereu”, James Stroudun biolog evoluționist la Institutul de Tehnologie din Georgia, a declarat pentru Live Science.
Dacă selecția naturală este puternică, atunci „de ce lucrurile nu evoluează rapid tot timpul?” se întrebă Stroud, conducându-l spre publică cercetări pe această temă. El și colegii sai au descoperit că selecția naturală la șopârlele tropicale pe perioade scurte de timp (generații sau ani) a fost foarte dinamică, dar anulată pe perioade de timp mai lungi (milioane de ani) – ducând practic la nicio schimbare.
Rata de schimbare
Cum măsoară oamenii de știință ratele evoluției? Philip Gingerichun paleontolog la Universitatea din Michigan, a dezvoltat o singură metodăfolosind o unitate de măsură numită în mod corespunzător darwin. El a descoperit că evoluția funcționează lent pe perioade lungi de timp și rapid pe cele mai scurte.
„Ratele de evoluție pot fi fantastic de rapide datorită acestei schimbări constante de mediu”, Michael Bentonun paleontolog de vertebrate de la Universitatea din Bristol, a declarat pentru Live Science. Dar „cu cât scala de timp este mai scurtă, cu atât rata este mai rapidă, iar asta după ce ați corectat pentru timp”, a adăugat el.
Stroud și colegii săi de la Universitatea din Miami sunt acum folosind ca studiu de caz iguanele verzi nenative pentru o evoluție rapidă. Se știe că șopârlele adaptate la căldură îngheață și cad din copaci în timpul perioadelor de frig rare din Miami.
„Ceea ce am văzut este că unii mor, dar unii supraviețuiesc – iar cei care supraviețuiesc pot tolera temperaturi mai scăzute decât cele măsurate anterior”, a spus Stroud. „Deci sugerează că evoluția ar putea avea loc”.
Înregistrările fosile conțin și câteva indicii. În Perioada triasică (cu 251,9 milioane până la 201,3 milioane de ani în urmă), după Extincția Permianuluireptilele marine mari numite ihtiosauri au evoluat pentru a deveni gigantice în mai puțin de 3 milioane de ani — mai repede decât au făcut-o balenele — pentru că au devenit cei mai buni prădători ai oceanului.
Factori precum adaptarea la noile condiții, umplerea de noi nișe, sustragerea prădătorilor și concurența cu alte animale cresc adesea cât de repede poate evolua un animal, a spus Benton.
„Poate că răspunsul este că totul este capabil de o evoluție extrem de nebună de rapidă, dacă trebuie”, a spus Benton.