A Darwin-pintyek újra lecsaptak a kreacionistákra

Nagy földipinty (Geospiza magnirostris)

A kreacionisták, illetve az intelligens tervezettség hívei gyakran próbálnak úgy érvelni, hogy az evolúcióelmélet emblematikus madarai, a Darwin-pintyek egyáltalán nem bizonyítják a természetes szelekció, illetve az evolúció létét, hanem csak a fajon belüli változatosságot. A madarak azonban most visszavágtak. Kiderült, hogy a fajok génjeiben pontosan nyomon követhetők a különféle csőrtípusokat létrehozó változások.

Ma 206 éve született a modern tudomány egyik legnagyobb alakja, Charles Darwin. 1859. november 24-én jelent meg főműve, A fajok eredete, amely azután alapvetően megváltoztatta tudományos világképünket. Darwin ebben kiemelt figyelmet fordít a Galápagos-szigeteken és a Kókusz-szigeten őshonos sármányfélék (amelyeket később tiszteletére Darwin-pintyeknek neveztek el) csőrformájának alakulására, mint az evolúció egyik folyamatának, az úgynevezett adaptív radiációnak a jól látható példájára, amely végül új fajok kialakulásához (fajképződés vagy speciáció) vezet.

Az Uppsalai és a Princetoni Egyetem kutatóiból álló csoport most felderítette e madarak evolúciós történetét, és meghatározta azt a gént, amely megmagyarázza a csőr alakjának fajok közötti változatosságát. A tanulmány a Nature február 11-i számában jelent meg.

Kis földipinty (Geospiza fuliginosa) Forrás: Wikimedia Commons

Adaptív radiáció

A Darwin-pintyek klasszikus példái az adaptív radiációnak. Közös ősük mintegy kétmillió éve érkezett a Galápagos-szigetekre. Az azóta eltelt idő alatt a Darwin-pintyek 15 általánosan elismert fajjá fejlődtek. Ezeknek különbözik a testméretük, a csőralakjuk, az énekük és a táplálkozási viselkedésük.

A csőr méret- és alakbeli változásai lehetővé tették a különféle fajok számára, hogy kihasználják a legkülönfélébb táplálékforrásokat a rovaroktól és a magvaktól kezdve a kaktuszvirágok nektárján át a leguánok véréig. E változások mozgatórugója a darwini természetes kiválasztás volt.

Genomszekvenálás

„Most 120 madár genomszekvenciáját határoztuk meg, beleértve a Darwin-pintyek összes ma ismert faját, valamint két közeli fajét azért, hogy tanulmányozhassuk a madarak evolúciós történetét” – mondta Sangeet Lamichhaney doktori hallgató és a cikk megosztott első szerzője.

Minden fajból több példányt vontak be az elemzésbe, és egyes madárfajokból több, akár hat szigetről vettek mintákat, hogy a szigeten belüli és a szigetek közötti variációkat is vizsgálhassák.

Fajok közötti génáramlás

Az egyik fontos eredmény az volt, hogy kiderült, a fajok közötti génáramlás kiemelkedő szerepet játszott a Darwin-pintyek evolúciós történetében. A kutatók még a fapintyek és a földipintyek közös őse és egy sármányféle madár hibridizációjának egyértelmű jeleit is nyomon tudták követni. Ez a hibridizáció mintegy egymillió éve történt.

A faj fogalma

Közbevetőleg meg kell említeni, hogy a biológusok jelentős része napjainkban azt a véleményt képviseli, miszerint 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."

Az egyik legelterjedtebb meghatározás 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.) Egyik ma használt fajfogalom sem zárja ki, hogy közeli rokon fajok párzásakor szaporodóképes utódok jöhessenek létre.

„A Galápagos-szigeteken végzett terepmunkánk folyamán a Darwin-pintyfajok közötti hibridizáció számos példáját megfigyeltük, de e hibridizációk hosszú távú evolúciós hatásai ismeretlenek” – mondta a Princetoni Egyetem két kutatója, Peter és Rosemary Grant. A neves evolúciókutató házaspárnál senki sem tud többet a Darwin-pintyekről, hiszen ők 40 éven át tanulmányozták ezeket a madarakat a helyszínen.

„Most már biztosan kijelenthetjük, hogy a fajok közötti hibridizáció kritikus szerepet játszik a pintyek evolúciójában, és hozzájárul a genetikai sokféleségük fenntartásához” – mondta Peter Grant.

A Darwin-pintyek csőrének összehasonlító ábrája Forrás: Wikimedia Commons

A csőrváltozatok genetikai háttere

A Darwin-pintyek között megfigyelhető legszembetűnőbb fenotípusos eltérés a csőr méretének és alakjának változatossága. Magát Darwint meghökkentette ez a biológiai sokféleség.

A csoport úgy vizsgálta a csőralakban megfigyelhető változatosság genetikai alapjait, hogy összehasonlította két tompa csőrű faj genomját két hegyes csőrű faj genomjával. A genom tizenöt régiójában figyeltek meg feltűnő különbséget, és ebből hat tartalmazott olyan géneket, amelyekről korábban már kiderítették, hogy szerepet játszik a koponya és/vagy csőrfejlődésben.

„A legizgalmasabb és legfontosabb felfedezés az volt, hogy az ALX1 gén genetikai változatossága nemcsak a Darwin-pintyek fajok között megfigyelhető csőralak-változatosságával függ össze, hanem az egyik faj (közepes földipinty) egyedeinél megfigyelhető fajon belüli változatossággal is” – mondta a tanulmány vezetője, Leif Andersson, az Uppsalai valamint a Texasi A&M Egytem munkatársa.

„Ez nagyon izgalmas felfedezés számunkra, mivel korábban már kimutattuk, hogy a csőralak gyors evolúciós változáson megy át a közepes földipinty esetében a környezeti változásokra válaszul. Most már tudjuk, hogy a hibridizáció összekeveri egy fontos gén, az ALX1 különféle változatait” – mondta Rosemary Grant.

Kis mutáció, jelentős változás

Az ALX 1 gén egy olyan transzkripciós faktort (olyan fehérje, amely nem része az RNS-polimeráznak, ugyanakkor nélkülözhetetlen a transzkripcióhoz, azaz a DNS-ről történő RNS-átíráshoz) kódol, amely nélkülözhetetlen szerepet tölt be a gerincesek normális koponyafejlődésében. Azok a mutációk, amelyek inaktiválják ezt a gént, súlyos fejlődési rendellenességekhez vezetnek. Ilyen például embernél a frontonazális diszplázia, azaz amikor az arckoponya egyes varratai nem záródnak össze, és torz koponya alakul ki.

Nagy földipinty (Geospiza magnirostris) Forrás: K. T. Grant

„Ez érdekes példája annak, ahol egy a normális fejlődéshez nélkülözhetetlen génben bekövetkező kis mutációk fenotípusos evolúcióhoz vezetnek” – mondta Leif Andersson. „Nem lennék meglepődve, ha kiderülne, hogy az ALX1 funkciójára kismértékű hatást gyakorló mutációk hozzájárulnának az emberek arcának zavarba ejtő sokféleségéhez is.”

Az eredmények egyben arra is rámutatnak, hogy egészen kis mutáció is óriási megjelenésbeli különbségeket hozhat létre, és ezek a nagy változásokat előidéző mutációk nem feltétlenül összeegyeztethetetlenek az élettel, amint azt az áltudományos kreacionista elképzeléseket (illetve az ennek látszólag „tudományosabb” köntösbe bújtatott változatát, az intelligens tervezettség tanait) hirdetők állítják.