Наскільки швидко відбувається еволюція

Що таке еволюція

Еволюція — це процес, за допомогою якого живі організми поступово змінюються з плином часу, підлаштовуючись під мінливі потреби довкілля, появу нових хижаків, зміни в харчовому ланцюзі та інші фактори. Рушійною силою є природний відбір, у якому особини з більш корисними ознаками виживають і розмножуються, передаючи свої характеристики наступному поколінню.

Дивіться також Знайдено скам'янілі кістки невідомого виду людини – він мав найнижчий зріст з усіх наших родичів

У відомому прикладі дарвінівських зябликів на Галапагоських островах різні види всього протягом кількох десятиліть розвинули різні форми та розміри дзьоба, щоб спеціалізуватися на харчуванні різними видами горіхів і комах. Цей процес називається адаптивною еволюцією.

Існує ще один компонент: видоутворення. Це коли один вид з часом розгалужується на два різних види. Це відбувається набагато повільніше, ніж адаптивна еволюція.

На початку та в середині XX століття вчені зрозуміли, що еволюція може відбуватися набагато швидше, ніж думав Дарвін. Використовуючи теорію природного відбору, щоб зробити сільськогосподарські культури більш смачними всього за сім років, а собак одомашнити за кілька поколінь, люди фактично зробили еволюцію можливою буквально на очах.

Ми побачили, що зміни, які відбуваються в масштабі кількох поколінь,
– каже Тімоті Боннет, еволюційний біолог із Французького національного центру наукових досліджень та Університету Ла-Рошелі.

Швидкість еволюції

Штучний відбір, опанований людиною, прискорив еволюцію, але наскільки швидко цей процес може відбуватися природним шляхом?

• Щоб з'ясувати це, Боннет та міжнародна команда дослідників проаналізували генетичні дані 19 видів птахів і ссавців за десятиліття. Вони виявили, що швидкість адаптивної еволюції була в два-чотири рази вищою за попередні оцінки. Зокрема, кожне покоління збільшувало виживання та розмноження в середньому на 18,5% за абсолютно стабільних умов. Це означає, що якби виживання і розмноження зменшилися на третину, адаптивна еволюція допомогла б популяції пристосуватися до нових умов і відновитися в кількості за три-сім поколінь.
• За 20 років, або три покоління, у канадських гірських баранів (Ovis canadensis) роги стали на 0,7 дюйма (2 сантиметри) коротшими, ніж раніше, оскільки мисливці полювали на тих, у кого були більші роги.
• Снігові полівки (Chionomys nivalis) зменшилися на 0,1 унції (3 грами) за 10 років, або за вісім поколінь, ймовірно, через зміни в кількості снігопадів.

Але в природі умови ніколи не бувають стабільними.

У нас є популяції, які адаптуються, але ми не знаємо, до чого вони адаптуються. Еволюція існує для того, щоб стабілізувати або принаймні трохи пом'якшити зміни, які відбуваються в навколишньому середовищі,
– сказав Боннет, додаючи, що зміни в навколишньому середовищі, конкуренція, хвороби та люди можуть спровокувати швидку еволюцію.

Зміна клімату є ще одним важливим рушієм адаптивної еволюції, але вчені не зовсім упевнені, чи зможуть популяції встигнути за нею. Зі зміною температури, погодних умов і підвищенням рівня моря деякі види відреагували на це переміщенням у прохолодніші місця або адаптацією до більш засолених умов. Однак навколишнє середовище може погіршуватися швидше, ніж встигає еволюція.

"Еволюція відбувається завжди", – сказав Джеймс Страуд, еволюційний біолог з Технологічного інституту Джорджії. Але якщо природний відбір такий сильний, то "чому речі не еволюціонують швидко весь час?". Страуд поставив собі це питання і воно спонукало його опублікувати дослідження на цю тему. Він і його колеги виявили, що природний відбір у тропічних ящірок на коротких часових відрізках (покоління або роки) був дуже динамічним, але нівелювався на довших часових відрізках (мільйони років), що практично не призводило до жодних змін.

Як учені вимірюють швидкість еволюції

Філіп Джінджеріч, палеонтолог з Мічиганського університету, розробив метод визначення швидкості еволюції, використовуючи одиницю виміру, яку назвав darwin. Він виявив, що еволюція відбувається повільно на довгих часових відрізках і швидко на коротких.

Темпи еволюції можуть бути фантастично швидкими через постійні зміни навколишнього середовища. Чим коротший часовий проміжок, тим швидший темп,
– сказав Майкл Бентон, палеонтолог хребетних з Брістольського університету.

Страуд та його колеги з Університету Маямі зараз використовують немісцевих зелених ігуан як приклад швидкої еволюції. Відомо, що пристосовані до тепла ящірки замерзають і падають з дерев під час нечастих похолодань у Маямі. "Ми побачили, що деякі з них гинуть, але деякі виживають. Ті, що виживають, насправді можуть переносити більш низькі температури, ніж ті, які ми вимірювали раніше. Це свідчить про те, що еволюція може відбуватися, – сказав Страуд.

Викопні рештки також містять деякі підказки. У тріасовому періоді (251,9 – 201,3 мільйона років тому), після Пермського вимирання, великі морські рептилії, які називалися іхтіозаври, еволюціонували до гігантських розмірів і стали головними хижаками океану менш ніж за 3 мільйони років — швидше, ніж кити.

За словами Бентона, такі фактори, як пристосування до нових умов, заповнення нових ніш, уникнення хижаків і конкуренція з іншими тваринами, часто збільшують швидкість еволюції тварини.

Судячи з усього, відповідь на головне питання полягає в тому, що все здатне до надзвичайно швидкої еволюції, якщо це необхідно за поточних умов.