Enorme Evolutie Studie dwingt ons om te heroverwegen waar de soorten van de aarde evolueren

In de afgelopen paar maanden hebben biologen van Michigan tot Californië computersimulaties uitgevoerd, dag en nacht, in een poging om de grootste evolutionaire stamboom van vissen in de geschiedenis van het veld samen te stellen. Nu, ongeveer 30.000 vissoorten later, worden de resultaten gepubliceerd in Natuur en ze roepen een tien jaar oude evolutionaire aanname in twijfel.

Biologen hadden lang een geografisch patroon opgemerkt als het gaat om hoe soorten zich vormen. Warme, tropische plaatsen hebben over het algemeen veel meer variëteiten van soorten dan koude, kale soorten. "Het verschil in soortenrijkdom van de polen tot de tropen is een van de 'grote patronen' in de biologie," verklaart hoofdstudie auteur en University of Michigan zoöloog Daniel Rabosky, Ph.D. in een e-mail naar Inverse. "Zelfs niet-wetenschappers weten dat de tropen beroemd zijn om hun uitstekende biologische diversiteit."

Maar het nieuwe artikel van Rabosky, dat woensdag is gepubliceerd, heeft een nieuwe kijk op die oude theorie. De gigantische visfamilie suggereert dat het eigenlijk het is koudste plaatsen op aarde - niet de tropische - die broeinesten zijn voor nieuwe soorten.

De rode koningin loopt sneller wanneer het warm is

Pogingen om de biologische diversiteit van de tropen te verklaren, zijn gedeeltelijk gebaseerd op het idee van een gradiënt van de breedtegraaddiversiteit. Kort gezegd betekent dit dat er een hot spot is voor speciatie op onze planeet in het midden, op de evenaar. Dit is echter niet omdat de tropen een geweldige plek om te wonen zijn.

Eerdere studies suggereren dat interacties tussen parasieten, roofdieren en andere bedreigingen voor overleving sterker zijn in de tropen, waardoor natuurlijke selectie twee keer zo snel werkt om al deze bedreigingen voor te blijven, zegt Rabosky. Dit heeft op zijn beurt geleid tot de diversiteit van tropische vissoorten die we allemaal kennen en waar we van houden. Biologen, die altijd van conceptuele analogieën hebben gehouden, willen het proces graag vergelijken met een scène in Lewis Carroll's Door het kijkglas wanneer Alice wordt uitgedaagd tot een race tegen de Rode Koningin:

"Een traag soort land!" Zei de koningin. "Nu, hier, ziet u, het neemt al het werk dat u kunt doen, om op dezelfde plaats te houden. Als je ergens anders wilt komen, moet je minstens twee keer zo snel rennen!"

Uit deze enigszins excentrieke analogie komt conventionele wijsheid in de evolutionaire biologie: de rode koningin rent sneller wanneer het warm is. Dat is tot nu toe, omdat het onderzoek van Rabosky dit alles weerlegt.

Een nieuw model voor speciatie

Na het construeren en analyseren van de evolutionaire boom, concludeerden Rabosky en zijn team dat vissen in polaire wateren in de afgelopen miljoen jaar twee keer zo snel nieuwe soorten vormden als die in tropische wateren.

Hoe is dit team erin geslaagd overtuigend bewijs te vinden dat de eeuwenlange evolutietheorie tegenspreekt? Ze begonnen met het analyseren van de beschikbare DNA-gegevens van ongeveer 5.000 vissoorten en gebruikten vervolgens andere plaatsingsmethoden om te schatten waar de resterende vissen in de stamboom zouden moeten passen. Het uitvoeren van een statistisch analyseprogramma genaamd BAMM op die "stamboom" berekende hoe snel soorten van elkaar verschillen door verschillen in hun DNA te vergelijken: in het algemeen kan worden aangenomen dat hoe minder DNA-twee soorten delen, hoe meer tijd verstreken is sinds ze "divergeerden" "Van een enkele soort in twee afzonderlijke soorten.

"Deze boom is veel groter dan elke eerdere studie over vissen," zegt Rabosky. "Het stelde ons in staat om de snelheden te schatten waarop soorten met veel grotere nauwkeurigheid vormen dan eerdere studies." Zijn baanbrekende ontdekking heeft echter een valstrik: er is nog geen goede verklaring voor.

Rabosky en zijn team weten nog steeds niet precies waarom de snelheid van speciatie sneller is in de polen. Hij suggereert dat het zou kunnen komen tot het idee dat zware polaire omstandigheden - zoals glaciations en permanente ijsbedekking - een reeks van massa-uitstervingen veroorzaakten die de deur openden voor nieuwe soorten om te vormen. Hij noemt dit een "rebound-effect".

"Misschien is uitsterving het vernietigen van soorten op hoge breedtegraden in een snel tempo, maar nieuwe soorten vormen zich om die ecologische niches te vullen, niet te lang nadat ze zijn leeggemaakt door uitroeiing," legt hij uit.

Belangrijk is dat, hoewel soorten in de polen sneller divergeren dan die op lagere breedtegraden, de tropische regio's nog steeds meer diversiteit in soorten hadden. in het algemeen. Rabosky noemt deze 'soortenrijkdom', die tot nu toe altijd werd verklaard door de veronderstelling dat soorten in de tropen sneller uiteenliepen. Nu, de bevindingen van Rabosky steken hier gaten in, maar er is geen robuuste alternatieve verklaring.

Voor nu lijkt het erop dat de rode koningin in staat is om snel te rennen, ongeacht welke temperatuur het is. In feite kan ze zelfs sneller rennen als het buiten ijskoud is.