Imaginează-ți o fotografie cu străbunicii tăi, bunicii și părinții tăi unul lângă altul. Ai vedea o asemănare, dar fiecare generație ar arăta diferită de predecesorii ei. Acesta este procesul evoluției în forma sa cea mai simplă: coborâre cu modificare.
De-a lungul multor generații, este posibilă o cantitate uluitoare de modificări. Așa este diversitatea vieții Pământ ajuns să fie.
Această idee, totuși, a fost de mult înțeleasă greșit ca o cale care duce într-o direcție către organisme „mai înalte” sau „mai bune”. De exemplu, faimoasa ilustrație Time-Life din 1965 a lui Rudolph Zallinger „Drumul spre Homo Sapiens„ arată oamenii care evoluează treptat de la strămoși asemănătoare maimuțelor la omul modern.
Extinzând această perspectivă dincolo de oameni, teoriile paleontologice timpurii despre viața antică au susținut ideea de ortogeneza sau „evoluție progresivă”, în care fiecare generație a unei filiații a avansat către forme mai sofisticate sau optimizate.
Dar evoluţie nu are linie de sosire. Nu există un scop final, nici o stare finală. Organismele evoluează prin selecția naturală care acționează într-un anumit moment geologic sau pur și simplu prin derivă fără selecție puternică în orice direcție.
Într-un studiu publicat recent cu care l-am realizat Makaleh Smithapoi un stagiar de cercetare la Universitatea Harvard, care a fost finanțat de Fundația Națională pentru Știință, am căutat să studiem dacă un model unidirecțional al evoluției reproductive a fost întotdeauna valabil în plantelor. Dimpotrivă, am constatat că în multe tipuri de ferigi — unul dintre cele mai vechi grupuri de plante de pe Pământ — evoluția strategiilor de reproducere. a fost o stradă cu două sensuricu plantele evoluând uneori „înapoi” spre forme mai puțin specializate.
Înrudit: Ce animale evoluează cel mai repede?
Calea evoluției nu este liniară
Presiunile de selecție se pot schimba într-o clipă și pot conduce evoluția în direcții neașteptate.
Ia dinozauri şi mamiferede exemplu. Timp de peste 150 de milioane de ani, dinozaurii au exercitat o puternică presiune de selecție asupra mamiferelor jurasice, care trebuiau să rămână mici și să trăiască sub pământ pentru a evita să fie vânate până la dispariție.
Apoi, acum aproximativ 66 de milioane de ani, Asteroidul Chicxulub a distrus majoritatea dinozaurilor nonaviani. Dintr-o dată, mamiferele mici au fost scutite de presiunea lor puternică de selecție prădătoare și ar putea trăi deasupra solului, în cele din urmă evoluând în forme mai mariinclusiv oameni.
În 1893, paleontolog belgian Louis Dollo a introdus ideea că, odată ce un organism progresează până la un anumit punct, nu revine la o stare anterioară în modul exact în care a evoluat – chiar dacă întâlnește condiții identice cu cele pe care le-a experimentat cândva. legea lui Dolloașa cum a ajuns să fie cunoscut, implică faptul că specializarea este în mare măsură o stradă cu sens unic, cu organisme care acumulează straturi de complexitate care fac imposibilă evoluția înapoi.
În timp ce legea lui Dollo a fost criticatiar ideea sa originală a dispărut în mare măsură din discursul popular, această perspectivă influențează și astăzi aspecte ale biologiei.
Plantele și marșul progresului
Muzeele descriu adesea evoluția animalelor ca o progresie în linie dreaptă către etapele superioaredar nu sunt singurele surse ale acestei narațiuni. Apare și în predarea despre evoluția reproducerii la plante.
Cele mai timpurii plante vasculare – cele cu țesuturi care pot mișca apa și mineralele în întreaga plantă – au avut structuri fără frunze, asemănătoare tulpinilor numite telomicu capsule la vârfuri numite sporangi care au produs spori. Telomii au făcut marile sarcini ale ambelor plante: transformând lumina solară în energie prin fotosinteză și eliberând spori pentru a produce noi plante.
Înregistrările fosile arată că, de-a lungul timpului, plantele au dezvoltat structuri mai specializate care au împărțit aceste funcții reproductive și fotosintetice. Deplasarea prin liniile de plante, de la licofite purtătoare de spori la ferigi la plantele cu flori, reproducerea devine din ce în ce mai specializată. Într-adevăr, floarea este adesea descrisă ca obiectiv final al evoluției botanice.
În regnul vegetal, odată ce speciile au evoluat structuri de reproducere, cum ar fi semințele, conurile și florile, nu au revenit la forme mai simple, nediferențiate. Acest model susține o creștere progresivă a complexității reproductive. Dar ferigile sunt o excepție importantă.
În evoluție, dar nu întotdeauna înainte
Ferigile au mai multe strategii de reproducere. Majoritatea speciilor combină dezvoltarea sporilor și fotosinteza pe un singur tip de frunze – o strategie numită monomorfism. Alții separă aceste funcții pentru a avea un tip de frunze pentru fotosinteză și altul pentru reproducere – o strategie numită dimorfism.
Dacă modelele de specializare observate în linii mari ale plantelor ar fi universale, ne-am aștepta ca, odată ce o linie de ferigi a evoluat dimorfism, să nu poată schimba cursul și să revină la monomorfism. Cu toate acestea, folosind colecții de istorie naturală și algoritmi pentru estimarea evoluției ferigilor, Smith și cu mine am găsit excepții de la acest model.
În cadrul unei familii cunoscute ca ferigi cu lanț (Blechnaceae)am găsit mai multe cazuri în care plantele au evoluat dimorfism foarte specializat, dar apoi au revenit la forma mai generală de monomorfism.
Lipsa semințelor oferă ferigilor flexibilitate
De ce ar putea ferigile să aibă strategii de reproducere atât de flexibile? Răspunsul constă în ceea ce le lipsește: semințe, flori și fructe. Acest lucru le diferențiază de cele peste 350.000 de specii de plante semințe care trăiesc astăzi pe Pământ.
Imaginați-vă că luați o frunză fertilă de ferigă, o micșorați și o înfășurați strâns într-o pelete minusculă. Practic, asta este o sămânță nefertilizată – o frunză de ferigă dimorfă foarte modificată, într-o capsulă.
Semințele sunt doar o structură foarte specializată într-o suită de trăsături de reproducere, fiecare construindu-se pe ultima, creând o formă atât de specifică încât inversarea devine aproape imposibilă. Dar pentru că ferigile vii nu au semințe, ele pot modifica locul în care pe frunze își plasează structurile producătoare de spori.
Descoperirile noastre sugerează că nu toată specializarea reproductivă a plantelor este ireversibilă. În schimb, poate depinde de câte straturi de plante de specializare au dobândit în timp.
În lumea de astăzi în schimbare rapidă, a ști care organisme sau trăsături sunt „blocate” ar putea fi importantă pentru a prezice modul în care speciile răspund la noile provocări de mediu și la schimbările de habitat impuse de om.
Organismele care au evoluat pe căi „unidirecționale” ar putea să nu aibă flexibilitatea de a răspunde la noile presiuni de selecție în anumite moduri și trebuie să descopere noi strategii de schimbare. În liniile genealogice precum ferigile, speciile își pot păstra capacitatea de a „evolua înapoi”, chiar și după specializare.
În cele din urmă, studiul nostru subliniază o lecție fundamentală în biologia evoluționistă: Nu există o direcție „corectă” în evoluțienici un marș spre un scop final. Căile evolutive sunt mai degrabă ca niște țesături încâlcite, cu unele ramuri divergente, altele convergând și unele chiar bucle înapoi pe ele însele.
Acest articol editat este republicat din Conversația sub o licență Creative Commons. Citiți articol original.
Comentarii recente