Bizonyítékot találtak a fajok kialakulásának vitatott módjára

Egy újonnan felfedezett hangyafaj támasztja alá a fajképződés egyik legvitatottabb módjának létezését, azaz hogy földrajzi elkülönülés nélkül is létrejöhet új faj. A Brazíliában élő hangyafaj egy kolónián belül alakult ki, és a saját ősén élősködik

Amerikai kutatók beszámolója szerint felfedeztek egy olyan hangyafajt, amely alátámasztja azt a vitatott fajképződési elméletet (szimpatrikus fajképződés), mely szerint nem szükséges földrajzi elkülönülés egy új faj kialakulásához. A Rochesteri Egyetem kutatói a brazíliai São Paulói Állami Egyetem kampuszában bukkantak rá az új hangyafajra, amely az eddigi ismeretek szerint mindössze egyetlen eukaliptuszfa tövében fordul elő. A kutatók szerint az új faj ugyanabban a kolóniában élő fajból vált ki, és alakult át az eredeti fajának élősködőjévé.

„Az új fajok többsége földrajzi elszigetelődésből származik” – mondta Christian Rabeling a Current Biology legújabb számában megjelent cikk társszerzője. „Most bizonyítékot találtunk arra, hogy a fajképződés egyetlen kolóniában is végbemehet.”

Mycocepurus castrator hangya királynőjének mérerei. A fotón jelzett távolság mindössze 1 milliméter Forrás: Scott Solomon

A fajképződés módjai

A fajképződésnek (speciáció) több formája létezik. Állatok esetén leggyakoribb az ún. allopatrikus fajképződés. A populáció egyedei ilyenkor földrajzilag szigetelődnek el egymástól. Földrajzi elszigetelődés számos módon bekövetkezhet az eredetileg egységes populáció egy részének más élőhelyre vándorlásától kezdve a hatalmas geológiai történésekig (amilyen egy új hegylánc képződése vagy a kontinensek feldarabolódása). Az eredetileg egy fajba tartozó, de földrajzilag elszigetelt állományokból előbb-utóbb különálló, egymással már mesterségesen összehozva sem szaporodó populációk, azaz új fajok alakulnak ki.

Ritka dolog

A fajképződés máig egyik legvitatottabb formája a szimpatrikus fajképződés. Ez esetben nincs földrajzi elkülönülés és környezetváltozás sem. A szimpatrikus fajképződés meglehetősen ritka, korábban egyes bölcsőszájú halakról gondolták, hogy ily módon különültek el egymástól.

Az élősködő Mycocepurus castrator mostani felfedezésével Rabeling és munkatársai meggyőződésük szerint a szimpatrikus fajképződés eddigi leginkább bizonyító erejű példáját fedezték fel. A jelenlegi meghatározás szerint új faj akkor keletkezik, amikor annak tagjai már nem tudnak életképes utódot létrehozni a szülőfaj képviselőivel. (A fajmeghatározás ellentmondásairól lásd keretes írásunkat.)

A faj fogalma

A biológusok jelentős része azt a véleményt képviseli, hogy a faj egy ember által mesterséges módon létrehozott kategória (ez az ún. nominális fajfogalom). Érdekes módon maga Darwin is a nominális fajfogalom mellett foglalt állást. Főműve második fejezetében így ír: "... úgy tekintek a faj kifejezésre, mint amit kényelemből, tetszőlegesen adunk egymásra hasonlító egyedek egy csoportjának, és így nem különbözik sokban a változat kifejezéstől, amelyet kevésbé különböző és változékonyabb formáknak adunk. A változat kifejezést pedig, összevetve az egyszerű egyedi különbségekkel, szintén tetszőlegesen használjuk, csak a kényelem kedvéért."

A faj egyik legszélesebb körben elterjedt definíciója szerint a fajt olyan ténylegesen vagy potenciálisan egymással ivarosan szaporodni képes populációk alkotják, amelyek más hasonló csoportoktól a szaporodás szempontjából elkülönülnek. Ezt a meghatározást Ernst Mayr, a 20. század evolúcióbiológiájának egyik kiemelkedő alakja adta, és ő maga is ezt használta a fajképződéssel kapcsolatos elméletek leírásakor. A definíciót kiegészíthetjük még az ún. genetikai fajfogalomból átvett gondolattal, mely szerint a faj fontos örökletes tulajdonságaikban megegyező élőlények csoportja. (Napjainkban az új fajok leírásakor elengedhetetlen az élőlények genetikai-genomikai elemzése.)

Saját ősének parazitája

A M. castrator nem egyszerűen egy másik hangya a kolóniában: élősködő, amely a gazdájával és a gazdájából él. A gazdafaj, a Mycocepurus goeldii gombatermesztő hangya, amely táplálékul saját magának – és közvetve a parazitájának is – gombatenyészetet tart fenn. Az élősködő hangya nem vesz részt a munkában, csupán az eredményből veszi ki a részét.

A kutatók ebből kiindulva megvizsgálták a Dél-Amerikában élő összes gombatermesztő hangya genetikai rokonságát, köztük a Mycocepurus nembe tartozó tizenegy fajét, hogy megállapítsák, a parazita valóban a feltételezett gazdájából fejlődött-e ki az evolúció folyamán. Azt tapasztalták, hogy a parazita hangyák genetikailag tényleg közeli rokonságban állnak a M. goeldii fajjal, de a többivel nem.

A kutatók azt is kiderítették, hogy a parazita hangyák többé már nem képesek szaporodni a gazdahangyákkal, azaz egyedi fajjá alakultak, és ez a különválás alig 37 000 éve következett be, ami evolúciós időskálán mérve nagyon rövid időszak.

A Mycocepurus goeldii hangya királynője Forrás: Scott Solomon

Álcázott élősködők

A parazita hangyáknak rendkívül óvatosaknak kell lenniük, mert a gazdafaj kihasználása súlyos bűnnek számít a hangyatársadalomban. A lebukott hangyákat megölik a dolgozók csoportjai. Ennek következtében az új faj parazita királynője kisebb méretű lett az evolúció folyamán, hogy nehezebb legyen megkülönböztetni őt a gazda dolgozóktól.

A gazdafaj királynői és hímjei légi ceremónia során és csak egy bizonyos időszakban párosodnak, amikor esni kezd az eső. Rabeling megfigyelte, hogy a parazita királynők és hímek – mivel sokkal diszkrétebbeknek kell lenniük a szaporodási tevékenység folyamán – nem veszik figyelembe a szezonális jeleket. Mivel el kell rejteniük élősködő mivoltukat, a M. castrator hímjei és nőstényei elvesztették a levegőben szaporodás képességét. Ez viszont lehetetlenné teszi, hogy szexuális kapcsolatba keveredjenek a gazdafajjal, azaz megvalósult a fajelkülönülés egyik fő kritériuma, a szexuális izoláció.

„Az evolúciós biológusok már Darwin A fajok eredete munkájának megjelenése óta vitáznak azon, hogy kialakulhat-e két faj egy közös ősből anélkül, hogy földrajzilag elkülönülnének egymástól” – mondta Ted Schultz, a Smithsonian Természettudományi Múzeum kurátora, a tanulmány társszerzője a kutatásról. „Ezzel a tanulmánnyal meggyőző példát szolgáltatunk a szimpatrikus evolúcióra, amely új párbeszédet indíthat el e hangyák, valamint a társas rovarok fajképződéséről és az evolúciós biológiáról általánosságban.”