Naučnici „premotavali“ evoluciju stotinama puta: Ono što su otkrili je potpuno iznenađenje

Svako živo biće na našoj planeti mora da se nosi sa promenama – od leta do zime, od poplava do suša… Biljke i životinje moraju neprestano da se suočavaju sa novim izazovima, kaže Čenke Petak, naučnica sa Univerziteta u Vermontu. Ipak, ono što nije očigledno jeste kako te promene u životnoj sredini utiču na evoluciju.

- Da li populacije biljaka i životinja imaju koristi od brojnih promena u životnoj sredini i da li to čini nove generacije spremnijim da se suoče sa budućim promenama ili su u nevolji jer su primorane da se iznova i iznova prilagođavaju, nikada ne dostižu fizički nivo koji bi dostigle te populacije u stabilnom okruženju – rekla je ona.

Preporučujemo

Da bi istražila ova pitanja, ona i Lapo Frati, stručnjak za kompjuterske nauke sa Univerziteta u Vermontu, kao i još dvoje istraživača sa istog univerziteta i jedan sa Univerziteta u Kembridžu, razvili su prvu studiju te vrste koristeći moćan kompjuterski model koji prati hiljade generacija digitalnih organizama. Njihovi rezultati, objavljeni u Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), bili su iznenađujući, saopštio je Univerzitet u Vermontu.

- Otkrili smo značajne varijacije u načinu na koji su populacije evoluirale u promenljivim okruženjima. U nekim slučajevima, promena okruženja pomogla je populacijama da pronađu više vrhove adaptivne vrednosti; u drugima ih je sputavala – naveli su naučnici.

- Istraživači često prate dugoročnu putanju jedne populacije u specifičnom okruženju. Mi smo odabrali niz okruženja i posmatrali kako specifičnosti svakog od njih utiču na putanju mnogih populacija – rekao je Frati.

Da bi se razumelo zašto je ovo važno i zašto ima duboke implikacije za proučavanje evolucije, razmotraju se dve populacije vinskih mušica. Jedna populacija mušica u Sjedinjenim Državama mogla bi da evoluira tako da se nosi sa temperaturnim promenama kroz godišnja doba na veoma drugačiji način od onih u Keniji koje se bore sa smenama suše i padavina.

- Temperaturne promene mogu podstaći bolju adaptaciju i na hladna i na topla godišnja doba. Ali učestalo smenjivanje sušnih i vlažnih perioda može zapravo ometati adaptaciju na sušu, primoravajući populaciju da resetuje evoluciju nakon dugog perioda padavina – što dovodi do lošijih osobina nego kod populacija izloženih isključivo suši – objasnila je Petak.

Ovo su dve populacije iste vrste koje pokušavaju da se izbore sa promenljivim okruženjem. Pa ipak, različiti tipovi fluktuacija mogu dovesti do radikalno drugačijih evolucionih ishoda, gde jedna grupa mušica profitira od promenljivih uslova, dok druga trpi štetu.

- Uzbudljivo kod ove studije je to što smo „premotavali“ evoluciju stotinama puta. To nam je omogućilo uvid iz ptičje perspektive u to kako se evolucija odvijala u mnogo različitih okruženja, nešto što bi bilo nemoguće testirati u laboratoriji. Glavna pouka za mene je da je polazna tačka zaista važna. Istorija populacije oblikuje koliko visoko ona može da se popne i koliko je taj put težak, što znači da ne možemo pretpostaviti da jedna populacija predstavlja čitavu vrstu – izjavila je Melisa Pespeni, profesorka biologije na Univerzitetu u Vermontu i glavna autorka studije.

- Kompjuterski modeli, poput našeg, mogu se koristiti za formulisanje novih hipoteza o stvarnim biološkim populacijama – rekla je Petak.

Kako bi sproveo studiju, tim je kreirao veštačke organizme i postavio ih u mnogo različitih tipova promenljivih okruženja. Ova digitalna okruženja oponašaju promenljive uslove u prirodi, poput ciklusa toplo-hladno i smena suše i padavina.

- Ono što je novo u našem radu jeste to što smo, umesto proučavanja evolucije u samo jednom promenljivom okruženju, kreirali 105 različitih promenljivih okruženja. To nam je omogućilo da sistematski uporedimo kako populacije evoluiraju kroz mnogo različitih scenarija – objasnila je Petak.

U srži ove studije je saznanje da u evoluciji, istorija i polazna tačka oblikuju putovanje, dok će svaki putnik stići na različito mesto u zavisnosti od vrste izazova sa kojima se suočava.

- Naši rezultati pokazuju da izbor promenljivog okruženja može snažno uticati na ishod – rekla je Petak.

(Telegraf Nauka/University of Vermont)