science >> Wetenschap >  >> Biologie

Iteratieve evolutie:is de Aldabra-rail twee keer geëvolueerd?

De Aldabra-rail die tegenwoordig op het Aldabra-atol leeft, kan niet vliegen, maar ze stamden af ​​van een voorouderlijke stam hoog oprijzende rails. Charles J Sharp/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

In de Indische Oceaan, 248 mijl (400 kilometer) ten noordwesten van Madagaskar, er is een ondiepe lagune omringd door een ring van eilanden. Die ontsluitingen vormen het Aldabra-atol, een plek waar mangroven bloeien en 100, 000 reuzenschildpadden lopen vrij rond.

Onlangs, een andere bewoner trok de aandacht van de wereld. De Aldabra-rail ( Dryolimnas cuvieri aldabranus ) is een vogel ter grootte van een kip die uitsluitend op het atol voorkomt. Het is ook de enige overgebleven eilandvogel in de Indische Oceaan die toevallig niet kan vliegen. Zwakke armspieren en asymmetrische slagpennen houden de vogel op de grond.

Toch konden zijn voorouders vliegen. De Aldabra-rail is voortgekomen uit de witkeelrail ( Dryolimnas cuvieri ), een nog levende vogel die vaak de lucht in gaat. Witkeelrails bewonen Madagaskar en de naburige eilanden. Duizenden jaren geleden, een aantal van deze vogels vloog naar het Aldabra-atol.

Vervolgens, als nu, grote roofdieren waren zeldzaam op het atol. Nu de dreiging van predatie grotendeels verdwenen is, de nakomelingen van de vogels verloren geleidelijk het vermogen om te vliegen. Hetzelfde gebeurde met de dodo, een andere op het eiland levende vogel wiens voorouders de vlucht overgaven.

Vliegen is een activiteit met veel energie. Als het niet nodig is om weg te vliegen van roofdieren - en je kunt gewoon aan voedsel komen door rond te lopen - waarom zou je dan energie verspillen? Op het Aldabra-atol, vlucht werd overbodig voor overleving op korte termijn. Dus over vele generaties, de geïsoleerde spoorpopulatie gaf aanleiding tot de volledig looploze vogels die we vandaag kennen.

Maar wacht! Het blijkt dat er een verrassende plotwending is. Blijkbaar, de opeenvolging van gebeurtenissen die we zojuist hebben beschreven, is meer dan eens gebeurd. Een studie uit 2019 suggereert dat gevluchte, koloniserende rails kwamen naar Aldabra en verwekten bij twee verschillende gelegenheden een niet-vliegende ondersoort. Het is alsof natuurlijke selectie op de "reset"-knop drukt.

Wetenschappers noemen het fenomeen iteratieve evolutie. Vandaag, we gaan uitleggen wat dit proces inhoudt - en wat niet.

Het gesprek van een atol

De biologen van de Universiteit van Portsmouth, Julian P. Hume en David Martill, waren co-auteur van de baanbrekende nieuwe studie, die op 8 mei verscheen in het Zoological Journal of the Linnaean Society, 2019.

Sinds hun paper werd gepubliceerd, Het werk van Hume en Martill heeft veel persaandacht gekregen. Helaas, hun bevindingen zijn op grote schaal verkeerd geïnterpreteerd. Om sommige media te horen vertellen, de moderne Aldabra-rail stierf op de een of andere manier uit en herrees zichzelf uit de dood. Dat is niet wat er is gebeurd. En zo werkt iteratieve evolutie niet.

Fotografen houden van het Aldabra-atol vanwege de zonnige stranden en de blauwe lagune. Als je een paleontoloog bent, de eilanden hebben nog een aantrekkingskracht:een overvloedig fossielenbestand dat honderdduizenden jaren teruggaat.

Op Ile Picard, het meest westelijke eiland, een opgraving heeft een paar gefossiliseerde armbeenderen van prehistorische rails opgeleverd. Geologische aanwijzingen vertellen ons dat de botten meer dan 136 zijn, 000 jaar oud.

Het lijkt erop dat de dode vogels een goede overstromingsverzekering hadden kunnen gebruiken. Afgaande op de verspreiding van zeefossielen (bijv. oceanische weekdierresten), het lijkt erop dat het atol in de afgelopen 400 meerdere keren volledig onder water is geweest, 000 jaar. Meest recent, de eilanden verdwenen onder de golven vanaf ongeveer 136, 000 tot 118, 000 jaar geleden door een stijging van de zeespiegel. Nadien, de wateren trokken zich terug en het atol kwam weer tevoorschijn.

De botten hier tonen de vleugelbotfossielen van de vliegende (uiterst rechts) en niet-vliegende Dryolimnas rails. Dr Julian Hume

Herhaling, Maar geen opstanding

Dit is waar het verhaal een onverwachte wending neemt. De armbeenderen van Ile Picard zien er bijna hetzelfde uit als degene die we tegenwoordig in levende Aldabra-rails zien - die, zoals je je zult herinneren, zijn vluchtloos. Daarom, de vogels waartoe die fossielen behoorden, konden waarschijnlijk ook niet vliegen.

Dus theoretisch, toen het atol overstroomde, de prehistorische rails in kwestie konden niet ontsnappen en werden weggevaagd. Arme dingen.

Echter, de saga eindigde daar niet. Zoals Hume en Martill in hun paper uitleggen, het gefossiliseerde voetbeen van een veel jonger spoor werd ooit gewonnen uit Grand Terre, een ander eiland in het atol. Dat exemplaar is slechts ongeveer 100, 000 jaar oud. Ergo, de eigenaar woonde na de zeespiegel daalde weer en het Aldabra-atol dook weer op.

In een intrigerend geval van déjà vu, dit fossiel lijkt sterk op de analoge botten in de huidige niet-vliegende Aldabra-rail en de Assumptie-rail - een vogel die in 1937 uitstierf. (Primaire bronnen geven aan dat hij niet kon vliegen, te.)

Kansen zijn, het fossiel van de Grand Terre kwam van een vogel die niet kon vliegen of die zijn vermogen om dat te doen aan het verliezen was. Hoe dan ook, het was de waarschijnlijke voorouder van de moderne Aldabra-rails.

Volgens Hume en Martil we kijken naar een evolutionaire vernieuwing. De vliegende eilandbewoners die stierven toen het atol onderging, waren afgedaald van een voorouderlijk bestand van hoog oprijzende rails. Toen de eilanden verdwenen en weer tevoorschijn kwamen, die luchtzwervers herbevolkten het atol en evolueerden naar een geheel nieuwe, vliegende ondersoort - een die vandaag de dag nog steeds vrij rondloopt.

De geschiedenis herhaalde zich, luid en duidelijk. Dat is iteratieve evolutie in een notendop.

"Stop me als je deze hebt gehoord"

Iteratieve evolutie kan worden gedefinieerd als "de herhaalde evolutie van een specifieke eigenschap of lichaamsbouw van dezelfde voorouderlijke afstamming op verschillende tijdstippen."

Laten we zeggen dat er een organisme (of een nauw verwante groep organismen) is met een vrij conservatieve bouw die erin slaagt te overleven over een lange geologische periode. Als meerdere groepen op elkaar lijkende afstammelingen onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd - de een na de ander - van deze gemeenschappelijke voorouder, het zou een duidelijk geval van iteratieve evolutie zijn.

Denk aan de ammonieten. Spiraalvormige verwanten van inktvissen en nautilussen, ammonieten zwierven door de oceanen gedurende het tijdperk van dinosaurussen. Sommige deskundigen denken dat individuen met dunnere schelpen die van links naar rechts werden samengedrukt, beter geschikt waren voor ondiepe omgevingen met zeer snelle stromingen. Anderzijds, dikker, zwaardere granaten leunden mooi naar diepe gebieden ver uit de kust.

Er zijn dus aanwijzingen dat - in bepaalde delen van de wereld - een voorouderlijke voorraad ammonieten met een dikke schaal periodiek aanleiding zou geven tot afstammelingen met een dunne schaal die strandhabitats binnenvielen. Toen de zeespiegel daalde, veel van die leefgebieden verdwenen en de uitlopers van de ammonieten stierven uit. Maar hun voorouders met dikke schalen hielden stand - en toen de oceanen weer opkwamen, ze zouden een nieuwe generatie ondiepwaterbewoners verwekken met dunne schelpen.

En dat is nog maar één voorbeeld. Iteratieve evolutie zou ook de herhaalde opkomst en ondergang van gelijkaardige zeekoeien in de afgelopen 26 miljoen jaar kunnen verklaren. Hetzelfde, zeeschildpadden - met name degenen met een op zeegras gericht dieet - hebben mogelijk hetzelfde proces ondergaan tijdens hun evolutionaire geschiedenis.

Hoewel natuurlijke selectie een krachtige kracht is, het kan een uitgestorven soort niet doen herleven. Maar als de omgevingsomstandigheden goed zijn, het kan in ieder geval een goede imitatie opleveren.

NU DAT IS INTERESSANT

Het Aldabra-atol is een unieke omgeving, inderdaad. Meer dan 400 soorten, inclusief de Aldabra-rail, zijn uitsluitend te vinden op deze eilanden - en nergens anders ter wereld!