Jedan od najzanimljivijih obrazaca velikih razmjera u evoluciji je paralelizam. Na primjer, let je evoluirao više puta paralelno iz brojnih ne letećih organizama; mnoge su vrste kralježnjaka koje nisu ribe evoluirale u plivanju paralelno. Jedno je istraživanje otkrilo paralelnu evoluciju tjelesnih oklopa među slatkovodnim ribama koje su se izudarale od brojnih predaka slane vode.
Još jedna zanimljivost u vezi s evolucijom, koja je cijenjena tek posljednjih desetljeća, jest činjenica da ne postoji jednostavno podudaranje gena i osobina. Rijetko jedan gen određuje jednu osobinu, a rijetko se razlikuje zbog jednog gena. Postoji nekoliko desetaka primjera jednostavnih veza s genskim osobinama, od kojih su mnogi otkriveni prije mnogo godina. Budući da je ove odnose bilo relativno lako pronaći i opisati, naši su udžbenici prepuni njih i naše razmišljanje o genetici dugo se temeljilo na njima. Ali ovo je pomalo na osnovu našeg poimanja o tome kako sva vozila rade dubokim razumijevanjem rada karavana s igračkama. Mehanika i inženjering malog crvenog vagona neće nam pomoći da razumijemo eskalatore, podmornice ili Apollo sustave za lansiranje luna. Sada mislimo da većina gena utječe na više osobina, a na više osobina utječe više gena, te da je sve vrlo složeno.
Čini se da je nedavna studija koja se bavi ponašanjem protiv štetnih problema primjer jednog gena koji utječe na više osobina.
Muke su članovi obitelji Gasterosteidae riba, s vrstama koje žive u slanoj i slatkoj vodi. Slatkovodne poteškoće razvile su se od predaka slane vode koji su bili zatvoreni prije manje od 17.000 godina na mnogim lokacijama na sjevernoj hemisferi. Zbog toga razlike između slatkovodnih i slanih voda predstavljaju nedavnu i brzu evoluciju među dobro poznatom skupinom vrsta i stoga su osobito zanimljive znanstvenicima.
Slane vode su do 36 koštanih ploča povezanih s manjim brojem oštrih bodlji. Ove ploče i bodlje štite ribu od grabežljivaca, ali ih je skupo za proizvodnju i održavanje. Koštane ploče zahtijevaju dodatni kalcij, što je rijetkost u nekim okruženjima i ograničavaju pokrete riba.
Slatkovodni štapovi imaju manji broj bodlji i kostiju ploča. Neki imaju prazninu u nizu ploča (to se naziva „djelomičan morph“), dok drugi imaju samo nekoliko ploča na stražnjem kraju ribe („low morph“). Slatka voda ima manje kalcija nego slana voda, tako da je ovo možda prilagođavanje ograničavajućeg resursa. Također, slatkovodno okruženje ima manje grabežljivaca nego okruženje slane vode, tako da zaštitne značajke koštanih ploča mogu biti manje važne u slatkoj vodi; možda je došlo do opuštene prirodne selekcije na ovom oklopu, a s vremenom se izgubila u mnogim različitim populacijama paralelno.
U studiji iz 2005. godine, znanstvenici su pogledali gen ( Eda ) koji određuje rast koštane ploče i otkrili su da slatkovodne poteškoće imaju varijantu gena zbog koje se u tim populacijama stvorilo manje ploča. Gen Eda vjerojatno služi regulatornoj funkciji, tako da je mogao odrediti jedan raspon fenotipa, od potpuno oklopljene verzije morske vode do dvije manje oklopne verzije pronađene u slatkoj vodi. Kombinacija genetske i populacijske analize navela je istraživače da su otkrili da većina slatkovodnih zapreka u sjevernoj hemisferi koja pokazuje gubitak koštanih ploča to čini, jer su svi naslijedili varijantu Eda koja je rijetka u izvornim populacijama slane vode. Dakle, svojstvo je evoluiralo paralelno u mnogim rodovima, od kojih su svi poticali iz različitih populacija slane vode, ali je također evoluiralo iz jednog već postojećeg oblika gena. Međutim, utvrđeno je i da je jedan ili više potpornjača sa smanjenom koštanom pločom sjeverne hemisfere dobilo tu osobinu iz potpuno drugačije genetske promjene.
Ova je osobina primjer obilježja koje određuje više gena i primjer paralelne evolucije koja se odvija na više načina.
Druga studija upravo objavljena na znanstvenom skupu gleda na ono što se čini potpuno drugačijim pitanjem evolucije odvraćanja. Većina poteškoća čini škole, što je uobičajena prilagodba riba, slijedeći princip da u broju postoji sigurnost. Ali postoji jedna populacija slatkovodnih zapreka koja ne tvori škole. Prepreke jezera Paxton u Britanskoj Kolumbiji u Kanadi većinom se kupaju same. Umjesto da formiraju škole, oni se skrivaju u gustom raslinju na dnu jezera Paxton.
Istraživački tim na čelu s Anna Greenwood iz Centra za istraživanje raka Fred Hutchinson u Seattlu osmislio je stroj za testiranje i mjerenje školskog ponašanja u stihiji. Sastoji se od pokretne skupine lažnih riba koje se kreću zajedno kao robotska škola u krugu oko velikog akvarija. Kad su ribe školske populacije štapova bile stavljene u vodu s ovim strojem, pridružile su se lažnoj ribi i plivale s njima. Kad su ribe iz učenika koji nisu školarci stavljene u vodu s tim strojem, nisu školovale. Te su dvije populacije toliko usko povezane da se mogu križati. Istraživači su testirali potomstvo školskih i neškolskih riba kako bi vidjeli koje će ponašanje svaka riba pokazati. Kao što se i očekivalo, neki su se školovali, a neki nisu. Jednom kada su hibridne ribe razvrstane, njihovi geni su ispitani kako bi se vidjelo postoji li neki poseban potpis koji je išao sa školovanjem i samim plivanjem.
Ispada da gen koji izgleda kontrolira školsko ponašanje kod ovih riba nije nitko drugi nego Eda, isti gen koji kontrolira broj koštanih ploča.
Dakle, prepreke nam ne pružaju samo sjajan primjer kako može nastati paralelna evolucija, već su i sjajan primjer gena koji utječe na više osobina. Ali kako to radi? Ribe koje ne razvijaju koštane ploče također ne razvijaju u potpunosti funkcionalnu bočnu liniju. Bočna linija je organ koji imaju mnoge ribe i omogućava ribama da otkriju kretanje negdje drugdje u vodi. Neke grabežljive ribe koriste bočnu liniju kako bi pronašle svoj plijen, druge ribe koriste bočnu liniju kako bi otkrile grabežljivce i tako izbjegle da postanu plijen, a školske ribe koriste bočnu liniju da bi ostale ribe mogle pratiti u školi. Očigledno, nedostaci sa slabo razvijenim bočnim linijama ne mogu uspjeti jer ne mogu pravilno osjetiti ostale ribe s kojima bi trebali koordinirati svoje pokrete.
izvori:
Colosimo, Pamela F., Kim E. Hosemann, Sarita Balabhadra, Guadalupe Villarreal, Jr., Mark Dickson, Jane Grimwood, Jeremy Schmutz, Richard M. Myers, Dolph Schluter i David M. Kingsley. 2005. Široko rasprostranjena paralelna evolucija u povratnim potezima ponovljenom fiksacijom ektodysplasin alleles Science 25. ožujka 2005: 307 (5717), 1928-1933.
Pennisi, Elizabeth. 2012. Robotske ribice ukazuju na školske gene. Vijesti i analize Science 335 (6066): 276-277. DOI: 10.1126 / znanost.335.6066.276-b
