Íz a virágokért Segített bogarak meghódítani a világot; Az evolúciós biológiában az étrend a sors

A világ káprázatos formáiban, színeiben és méreteiben a hatalmas góliát bogaraktól kezdve az ékszerszerű teknősbogarakon át a jól ismert katicabogarakig, bogarakig több fajjal rendelkezik, mint a föld bármely más növényén vagy állatcsoportján, a bolygó tagadhatatlanul uralkodói.

evolúciós

Valójában annyira elsöprő e lények sokfélesége, hogy ez az evolúciós biológia legismertebb (és talán csak) egyvonalas vonalának a tárgya. A tudomány szerint e század közepén JBS Haldane brit biológus, amikor teológusok egy csoportja arra a kérdésre válaszolt, hogy mit szerezhet a Teremtőről alkotásának tanulmányozása alapján, azt válaszolta: Annak ellenére, hogy ezeket a páncélos állatokat régóta elbűvölte, a biológusok alig tehettek mást, mint spekuláltak arról, hogy a 330 000 ismert bogárfaj hogyan uralta az élő világot.

A Science legújabb számában szereplő tanulmány szerint a bogarak sokféleségének titka abban rejlik, hogy mit esznek.

Dr. Brian D. Farrell, a Harvard Egyetem Összehasonlító Állattani Múzeumának kurátora kimutatta, hogy azok a bogárcsoportok, amelyek régen fejlődtek a virágos növények elfogyasztására, fajok ezreit pörgették le, sokkal többet, mint azok a bogarak, amelyek továbbra is primitívebben és kevesebbet ettek változatos növények. A bogarak virágzó növényekkel való lakomával, amelyek a világ legváltozatosabb növénycsoportjává váltak és szinte az összes ismert fajt magukban foglalják, köztük almafákat, orchideákat és füveket, nyilvánvalóan sok fajt képesek voltak maguk termelni.

Valójában a kutatók szerint a tanulmány nemcsak a bogarak, hanem a sok rovar sokféleségét is megmagyarázza, amelyek virágzó növények rágására, szopására és egyéb módon felfalására fejlődtek ki. A növények és az őket fogyasztó rovarok két csoport, amelyek sokfélesége magyarázatot igényel, mert együttesen az összes ismert faj több mint felét alkotják.

- Ez a klasszikus forgatókönyv - mondta dr. Farrell, utalva a jól elfogadott elképzelésre, miszerint az új fajok fejlődése, amelyek alkalmazkodnak a feltáratlan élőhelyekhez vagy új életmódhoz, az élet sokszínűségének jelentős részét alkotják. Itt volt ez a hatalmas, kihasználatlan erőforrás, a virágos növények. Azok a rovarok, amelyek képesek voltak kifejlődni, hogy átálljanak az étkezésükre, élvezték a gyümölcsöket, hogy úgy mondjam. "

Talán a legfontosabb, hogy az új tanulmány választ ad a biológia egyik legalapvetőbb és legnehezebben kezelhető kérdésére: Miért van olyan sok faj a földön? Az ok egyszerűnek tűnik: a sokféleség megteremti a sokféleséget. Valójában nem véletlen, hogy a virágzó növények maguk is annyira változatosak, mert az őket támadó bogarak és más rovarok nyomást gyakorolhattak az új, jobban védekező növényfajok fejlődésére.

Több növény újabb bogarakat hoz létre. Több bogár több növényt hoz létre, valamint több parazita a bogarakon vagy több ragadozón, amelyek viszont olyan teremtményeket hoznak létre, amelyek megeszik ezeket a ragadozókat, és tovább és tovább.

'' Ez valamiben mindannyian hiszünk, és mindannyian így gondoljuk '' - mondta dr. John N. Thompson, a Washington Állami Egyetem evolúciós biológusa és a kaliforniai Santa Barbara Nemzeti Ökológiai Elemző és Szintézis Központjának munkatársa. '' Ez az egyik legjobb adat, amelyet be kell mutatnunk, hogy amit mindannyian hiszünk, az valóban így van. ''

Dr. Douglas Futuyma, a Stony Brook-i New York-i Állami Egyetem evolúciós biológusa az új tanulmányról azt mondta: "Ez nagy hatással lesz. A munka nagysága elképesztő. "

Dr. Farrell egy evolúciós fát épített, amely több mint 100 fajt tartalmaz, amelyek a növényeket fogyasztó sokféle bogarat reprezentálják. A DNS-szekvencia adatait és a bogárfajok alakjára vonatkozó adatokat használta fel annak meghatározására, hogy mely fajok állnak a legszorosabban rokonságban és melyek nem.

E családfa vizsgálatával dr. Farrell közeli rokonok csoportjait nézhette meg, és megnézhette, melyek fogyasztották tovább az idősebb, primitív, tornagyógyszerként ismert növényeket, amelyek között fenyőfák és más tűlevelűek, cikádok és ginkgofélék is találhatók, és amelyek a bogarak elmenekültek, hogy megegyék a közelmúltban fejlődött virágos növényeket. A virágos növények fogyasztására áttérő bogarak csoportjai minden esetben változatosabbak voltak, mint tornatermi táplálékot fogyasztó társaik, egy esetben ezerszer változatosabbak.

Az új tanulmány egyike az elmúlt évek azon számainak, amelyek tanúsítják, hogy a szervezetek családfáinak felhasználása a hipotézisek szigorú tesztelésére szolgál. A múltban a biológusok, akik megpróbálták megmagyarázni egy olyan organizmuscsoport sikerét, mint a bogarak, egyszerűen a csoport egyik figyelemre méltó tulajdonságára összpontosítanának. Például egy népszerű elmélet arról, hogy a bogarak miért jártak ilyen jól, az volt, hogy kemény, védő szárnyburkolataik - amelyek lehetővé teszik egy bogár számára, hogy olyan dolgokat végezzenek, mint a kéreg alatti búrás büntetlenül - lehetővé tették számukra, hogy sokféle helyzetben sikeresen éljenek, és így elpörögjenek. új fajok. De a biológusok nehezen próbálták tesztelni ezeket az ötleteket, és végül a társaik által csúfolt igazságos történetekké váltak.

Még fontosabb, mint a bogarak robbanásának megmagyarázása, az új tanulmány arra az általánosabb kérdésre vonatkozik, hogy miért van ilyen sok mindenféle faj a földön.

A kutatók már régóta elmélete szerint a sokféleség evolúciójának egyik nagy motorja egy együtt evolúciónak nevezett folyamat, egyfajta tit-for-tat folyamat, amelynek során a fajok alkalmazkodnak vagy elpörögnek az új fajoktól, miközben azok a fajok fejlődnek, amelyekkel kölcsönhatásba lépnek. Új zsákmányfaj fejlődik ki, így az elmélet folytatódik, és egy új ragadozó fejlődik ki annak megtámadására, ez pedig új, jobban védett zsákmányfajok fejlődését ösztönzi, ami új ragadozók fejlődését ösztönzi stb. A folyamatot, amelyről azt gondolták, hogy tetszőleges számú, egymással kölcsönhatásban lévő fajra vonatkozik, 34 évvel ezelőtt fogalmazta meg dr. Paul Ehrlich a Stanford Egyetemen és dr. Peter Raven a Missouri Botanikus Kertben, és elmagyarázza az élő világot, amely a jelek szerint egyre nagyobb változatossággá fejlődik.

Dr. Ehrlich, Bing népesedéstudományi professzor elmondta az új tanulmányról: "Ez egy szép megerősítés arról, hogy a kölcsönhatások fontosak az élet sokszínűségében."

Különösen szép, mert az utóbbi években a koevolúció elmélete nehéz időkre esett, nagyrészt a Science által 1993-ban publikált tanulmány miatt, amelyet Dr. Conrad C. Labandeira, a Smithsonian Intézet Nemzeti Természettudományi Múzeumának paleobiológusa és dr. Jack Sepkoski, a Chicagói Egyetem paleobiológusa. A két kutató megállapította, hogy a fosszilis nyilvántartásban a rovarcsaládok száma, amelyek számos rovarfaj nagy csoportjai, nem nőtt a virágzó növények megjelenésével, ami arra utal, hogy a rovarok sokfélesége nem kapcsolódott az általuk elfogyasztott növények diverzifikálásához.

De dr. Labandeira, „nagyon jelentősnek” nevezve az új tanulmányt, egyetértett Dr. Farrell szerint tanulmányaik nem ütköztek egymással. A korábbi tanulmány szerinte a rovarcsaládokat vizsgálta, míg a jelenlegi tanulmány a rovarfajok számát. Dr. Labandeira szerint a fosszilis fajok folyamatos vizsgálata valószínűleg megerősíti az új eredményeket.

Néhány kérdés maradt a fajokban gazdag bogarakról. Mint Dr. May Berenbaum, az Illinois-i Egyetem evolúciós ökológusa, az Urbana-Champaign megjegyzi, továbbra is rejtély, hogy a bogarak miért válnak diverzifikáltabbak sokkal vadabbul, mint más rovarok vagy akár emlősök, akiknek a támasza ezen növények hajtásai, gyökerei, levelei, virágai vagy magjai is.

Talán a legmeglepőbb eredmény az a felfedezés volt, hogy míg egyes bogarak sok új fajt fejlesztettek ki, amelyek meg tudták enni a fejlődő új növényfajokat, addig más bogarak rendkívül konzervatívak voltak étkezési szokásaikban.

A bogár családfa tövében dr. Farrell számos ősi levélbogár, pofabogár és hosszúszarvú bogár után talált, amelyek még mindig megeszik azokat az ősgimnákat, amelyeket 200 millió évvel ezelőtt ettek, amikor a dinoszauruszok uralkodtak a földön. Dr. Farrell szerint ezek az ősi társulások a legrégebbi ismert növény-rovar ellentétek. Argentínában, ahol a bogarak még mindig az Araucariát, a gymnospermák ősi vonalát eszik, a tudósok még a fosszilis Araucaria növényeket is feltárták, amelyeket ezen bogarak ősei rágtak meg.

A kutatók az eredményeket "meghökkentőnek" és "rendkívülinek" minősítették. Labandeira azt mondta: '' Ez olyasmi, amit valószínűleg sokan nem hinnének el. Az emberek azt gondolják, hogy ezek az egyesületek nagyon ingatagak. "

Az ok mondta dr. Berenbaum szerint a rovarokról ismert, hogy rendkívül gyorsan képesek fejlődni. Megfigyelték rovarirtó szerekkel szembeni ellenálló képességük kialakulását vagy az élőhelyükbe újonnan érkezett növényfajok fogyasztását, ami éles ellentétben áll néhány ősi bogár monoton következetes életmódjával.

Dr. Farrell egyszerűen "egy kis triász parknak" nevezte ezeket az antik rovarok és növények közösségeit.

Bizonyíték van arra, hogy a lepkék és a hymenopterák más ősi nemzetségei, egy csoport, amely magában foglalja a méheket és darazsakat, szintén a régi növényeket eszik, ami arra utal, hogy az evők és az elfogyasztottak között számos asszociáció érintetlen marad a mély múltból. Mi teszi ezeket az asszociációkat ilyen stabilakká - vajon valahogy nagyon nehéz ezeknek a rovaroknak új ételeket kialakítaniuk, vagy ezek az ősi növények túl jó kezelési módok ahhoz, hogy egyes rovarok lemondhassanak - rejtély marad.