Открића

Како су рибе проходале?

Канадски научници су представили студију која нас може довести корак ближе решењу загонетке миграције првих животиња на копно

Текст: Никола Здравковић

Група биолога коју предводи Емили Стенден са Универзитета у Отави, урадила је експеримент који може продубити наше разумевање настајања мутација и процеса који су довели до еволуције живота на копну.

Они су одгајили посебну врсту рибе на – сувом, и приметили да се јединке након неколико месеци прилагођавају копненом окружењу, односно мењају своју мускулатуру како би се ефикасније кретале и сналазиле у новим околностима.

Да бисмо разумели како ово откриће утиче на наша сазнања о првобитним миграцијама на копно, потребно је на тренутак обратити пажњу на концепт мутације у еволутивној биологији. 

Прилика

За почетак, једна, додуше поједностављена, али корисна дефиниција еволуције: до еволуције долази када су у игри три елемента. Прво, потребна је случајна појава мутација на генима која доводи до фенотипских (физиолошких) разлика између јединки. Друго, те разлике морају имати утицаја на шансе за опстанак. Треће, мутације морају бити преносиве са генерације на генерацију.

Еволуција добија своју шансу када су ова три услова испуњена. Неки биолози би рекли да еволуција и није ништа друго до њихова последица. Међутим, нас у овом случају занима шта значи „случајна појава мутација“, и какве везе с тим има прилагођавање одређених риба на суво окружење. 

За мутације се каже да су „случајне“ јер на њих не утичу адаптивни процеси. Мутације изазивају најразличитије ствари – од промена и грешака у кодирању ембриона, преко случајних хемијских промена на молекуларном нивоу до и најмањих утицаја радиоактивних сила. Оно што је кључно јесте да до мутација готово никада не долази зато што су оне потребне.

Ако је групи птица потребан шири распон крила да би као група преживеле следећих неколико генерација, еволуција неће „изазвати“ мутацију која доводи до већег распона крила. Уместо тога, рађаће се младунци са различитим распонима крила услед случајних мутација. Они који буду имали већи распон биће успешнији у налажењу хране и преживљавању. Они ће у просеку чешће живети до одраслог доба и парити се, а пошто су те мутације преносиве, њихови младунци ће их наследити, и даље мутирати, тако да ће, услед позитивног утицаја на опстанак, распон крила код те групе птица расти током генерација док не достигне оптимум. 

Ово наравно не значи да неки птић по зачећу баца коцку да види да ли ће добити већа крила или трећу ногу – у питању су најчешће мале промене по генерацији, са ретким „скоковима“. Треба имати у виду да је за садашњи диверзитет живота на Земљи било потребно да прођу милијарде генерација све различитијег живог света. 

Експеримент

Шта је онда понудио експеримент Емили Стенден? Она је одгајила посебну сорту рибе која, опет због еволутивних предности, поседује релативно примитивна плућа: сенегалску многоперку. Због тога што поседује плућа, она може дисати на сувом, и користити пераја и друге мишиће за (врло трапаво) кретање по копну.

Једна група многоперки одвојена по рођењу провела је неколико месеци живећи на копну, у строго контролисаним условима. Друга група одрасла је „уобичајено“ у води. Експеримент је показао да се многоперке из прве групе боље сналазе на копну: ефикасније користе пераја за кретање, али и делимично окрећу главу у испитивању околине, што је битна карактеристика копнених животиња. Услед другачијих услова живота, њихова физиологија се променила, адаптирајући се на копнени живот.

Делује као да су се ове рибе, супротно очекивањима, адаптирале пре било какве мутације, али и да ове мутације не могу да се назову „случајним“. До њих је директно довео притисак околине и начина живота. Међутим, овакве промене нису још мутације у еволутивном смислу. Мутације су промене у генима, и оне морају бити преносиве да би имале еволутивног значаја, иначе би потомци ових многоперки морали опет да пролазе кроз исте физиолошке притиске и прилагођавања.

Претпоставка је, наравно, да ове промене доводе до промена и у генима, мада остаје питање каквих и на који начин. Оно што такође треба имати у виду јесте да мутације које помажу јединки у преживљавању не морају бити еволутивно корисне. Ако нека, иначе корисна, мутација онемогућава размножавање изазивањем стерилитета, или отежавајући опстанак младих, њена еволутивна вредност за групу је нула, иако од јединке можда чини шампиона сналажљивости и преживљавања.

Претпоставка

Ипак, горенаведена тврдња о случајности мутација сада можда делује делимично шупље. Овај и слични експерименти је не оповргавају, штавише, од ње захтевају једну малу допуну. Мутације не морају бити потпуно случајне и одвојене од притисака околине и животних околности; оне, као што то сенегалске многоперке показују, могу бити макар делом изазване потребама организма. Али док се не спустимо на ниво гена и не проширимо на ниво генерација, нећемо знати еволутивни продукт оваквих промена. Адаптација и даље царује, а процес мутације је још комплекснији него што се некад мислило.

Испитивање резултата овог експеримента је, дакле, мукотрпан посао. Досадашња сазнања модерне биологије нам говоре да често и најмање физиолошке промене утичу на генетску структуру јединки, а да сличан ефекат имају и драстичне промене станишта. Ако промене које су доживеле копнене многоперке у експерименту немају катастрофалне последице по њихову способност преживљавања и размножавања, онда је могуће да су процеси као што је овај имали великог удела у првобитној миграцији животиња на копно.

Претпоставка Емили Стенден је да су они убрзали и олакшали тај кључни моменат у еволуцији животињског света. Одговорити на питање како су то урадили, и у којој мери, у биологији најчешће значи окретање провереним алатима: моделима, статистици и математичким прорачунима. Они, када су јако успешни, једини могу понудити макар приближну слику и објашњење једног тако давно прошлог и непоновљивог чина, дубоко укорењеног у геолошке, хемијске и метеоролошке прилике на Земљи од пре много стотина милиона година.

 

ОТКРИЋА

Свакога дана се у свету објави више хиљада нових открића. Која од њих су заиста битна? Која мењају научну парадигму? И како разумети шта се заправо дешава на научним фронтовима?

Истражите текстове из рубрике ОТКРИЋА.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs