Darwin a fosszíliákban - az evolúció kimutatható az ősmaradványokból is

Az evolúció hajtóerejének a természetes kiválasztódás révén kialakuló alkalmazkodást tekintjük. Ezt a folyamatot a fosszilis anyag alapján nehéz igazolni, de a jó felbontású adatbázisokban nem lehetetlen. A morfológiai (alaktani) evolúció a darwini természetes kiválasztódást tükrözi, melynek bizonyítékait számos jelenkori populáció tanulmányozása során megfigyelték. Bár az ősmaradványok klasszikus értelmezése is ezen alapul, a fosszilis adatok statisztikai elemzése ezt gyakran nem erősíti meg.

A kutatók általában egy adott jellemvonás, például a testméret időbeli változásából következtetnek az evolúciós mechanizmusokra. Az egyik lehetséges minta a következetesen egyirányú változás. Ilyenkor a testméret fokozatosan növekszik az idő múlásával, mert a nagyobb testméret többnyire előnyös (ún. irányító kiválasztódás). A második lehetőség az, amikor a testméret állandó marad, mert az optimális, vagyis a legjobban alkalmazkodott méret nem változik (stabilizáló kiválasztódás). A harmadik lehetséges mintát a véletlenszerűség jellemzi. Ilyen esetekben a testméret változását nem lehet előre megjósolni, mert változó, vagy egyáltalán nincs is optimális méret (változó kiválasztódás).

Eddig kevés tanulmány tudta kizárni a véletlenszerűséget, és ezek inkább a stabilizáló, mint az irányító szelekcióra mutattak. Vajon az irányító szelekció tényleg hiányzik a fosszilis anyagban, vagy csak a szokásos vizsgálati módszerek nem képesek ennek felismerésére?

A kérdés megválaszolására először a standard módszereket használták egy olyan fosszilis együttes vizsgálata során, ahol az irányító kiválasztás biztosan fontos volt. A választás egy nevadai fosszilis tó durbincshalaira, illetve azoknak a védekező fegyverzetére esett. A háromtüskés durbincsok (Gasterosteus spp.) változatos módon alkalmazkodtak az édesvízi környezethez. Felvirágzásuk az utolsó eljegesedés után történt, ami 10 000 évet, vagyis ötezer durbincsgenerációt jelent. A ragadozókban gazdag élőhelyeken a durbincsok megőrizték a védekező fegyverzetüket (tüskék a háton és a medencén). Ezzel szemben a kevés ragadozóval jellemzett tavakban a tüskék jóval redukáltabbak.

A kutatók egy erősen tüskézett populációt tanulmányoztak egy kevés ragadozót tartalmazó tóban. Megvizsgálták a háti tüskék számát, a halak medencéjének méretét és szerkezetét, valamint a háti tüskéket alátámasztó, egymást átfedő csontok számát. Ezek mindegyikéről feltételezték, hogy csökkennek, amikor a tüskés populáció egy kevés ragadozót tartalmazó területet népesít be.

A vizsgált adathalmaz több mint 5000 példányt tartalmaz, amelyeket 250 éves intervallumokba csoportosítottak. Ez őslénytani vizsgálatok esetében kivételesen jó felbontást jelent. A tüskés halak a vizsgált időintervallum elején népesítették be a tavat, majd ezután folyamatos csökkenés látható a védekező fegyverzetükben. Ez az evolúciós változás egyértelműen természetes szelekciót tükröz, amivel arra reagáltak, hogy a ragadozó halak ritkák voltak a környezetükben.

A kutatók összehasonlították, hogy az észlelt adatok mennyire illeszkednek a különböző evolúciós modellekhez (irányító, stabilizáló, véletlenszerű szelekció). Azt találták, hogy a szokásos vizsgálati módszerek szinte mindig véletlenszerű változásokat mutatnak. Ebből korábban egyértelmű volt a következtetés, hogy az alkalmazott vizsgálati eljárások nem alkalmasak az irányító kiválasztódás észlelésére.

A kutatók ezután mérlegelték az alternatív modellek lehetőségét, és bizonyítékot találtak az irányító szelekcióra. A korábbi tesztek úgy kezelték az irányító szelekciót, mint egy következetesen jelenlévő erőt, amely az élőlény tulajdonságait egy adott irányba viszi. Ez a modell azonban nem reális olyan erők hiányában, melyek hosszú időn keresztül fenntartják a szelekciót egy adott irányban. Kezdetben valamilyen környezetváltozásnak kell az erős irányító szelekciót létrehoznia, amely fokozatosan átmegy stabilizáló szelekcióba. Az elvégzett teszt eredménye szerint ez a hibrid modell már kiválóan ráilleszthető a fosszilis tüskés halak adatbázisára.

A következő lépésben sokkal nagyobb fosszilis adatbázisokra és evolúciós mintákra szeretnék alkalmazni a modellt. Az eredmények várhatóan alátámasztják, hogy az ősmaradvány-anyag is bizonyítja a természetes szelekció működését, és azt is megerősíti, hogy ez milyen fontos szerepet játszik az élővilág változatosságának növekedésében.

A cikk a Nature 2008. február 14-i számában megjelent írás alapján készült (Andrew P. Hendry: Darwin is the fossils).