Wetenschap
Hoe concurrentie tussen soorten leidde tot een bizar patroon in onze eigen evolutionaire stamboom
Concurrentie tussen soorten speelde een belangrijke rol in de opkomst en ondergang van mensachtigen – en produceerde een ‘bizar’ evolutionair patroon voor de Homo-lijn – volgens een nieuwe studie van de Universiteit van Cambridge die de begin- en einddata voor veel van onze vroege voorouders herziet.
Conventioneel wordt het klimaat verantwoordelijk gehouden voor het ontstaan en uitsterven van mensachtigen. Bij de meeste gewervelde dieren is het echter bekend dat concurrentie tussen soorten een belangrijke rol speelt.
Nu blijkt uit onderzoek voor het eerst dat concurrentie fundamenteel was voor ‘soortvorming’ – de snelheid waarmee nieuwe soorten ontstaan – gedurende vijf miljoen jaar evolutie van mensachtigen.
De studie, gepubliceerd in Nature Ecology &Evolution, suggereert ook dat het soortvormingspatroon van onze eigen afstammingslijn anders was dan bijna al het andere.
"We hebben de manier genegeerd waarop concurrentie tussen soorten onze eigen evolutionaire boom heeft gevormd", zegt hoofdauteur dr. Laura van Holstein, een biologische antropoloog van de Universiteit van Cambridge van Clare College. "Het effect van het klimaat op mensachtige soorten is slechts een deel van het verhaal."
Bij andere gewervelde dieren vormen zich soorten om ecologische ‘niches’ op te vullen, zegt Van Holstein. Neem de vinken van Darwin:sommigen ontwikkelden grote snavels om noten te kraken, terwijl anderen kleine snavels ontwikkelden om zich met bepaalde insecten te voeden. Wanneer elke niche van de hulpbronnen gevuld wordt, begint de concurrentie, zodat er geen nieuwe vinken ontstaan en het uitsterven de overhand neemt.
Van Holstein gebruikte Bayesiaanse modellen en fylogenetische analyses om aan te tonen dat, net als andere gewervelde dieren, de meeste mensachtigen ontstonden toen de concurrentie om hulpbronnen of ruimte laag was.
"Het patroon dat we zien bij veel vroege mensachtigen is vergelijkbaar met dat van alle andere zoogdieren. De soortvorming neemt toe en vlakt vervolgens af, waarna het aantal uitstervingen begint toe te nemen. Dit suggereert dat concurrentie tussen soorten een belangrijke evolutionaire factor was."
Toen Van Holstein echter onze eigen groep, Homo, analyseerde, waren de bevindingen ‘bizar’.
Voor de Homo-afstammingslijn die tot de moderne mens heeft geleid, suggereren evolutionaire patronen dat concurrentie tussen soorten feitelijk heeft geresulteerd in het verschijnen van nog meer nieuwe soorten – een volledige omkering van de trend die bij bijna alle andere gewervelde dieren wordt waargenomen.
"Hoe meer soorten Homo er waren, hoe hoger de snelheid van soortvorming. Dus toen die niches gevuld raakten, zorgde iets ervoor dat er nog meer soorten ontstonden. Dit is bijna ongeëvenaard in de evolutiewetenschap."
De beste vergelijking die ze kon vinden was bij keversoorten die op eilanden leven, waar ingeperkte ecosystemen ongebruikelijke evolutionaire trends kunnen veroorzaken.
"De evolutiepatronen die we zien bij soorten Homo en die rechtstreeks naar de moderne mens hebben geleid, lijken dichter bij die van op eilanden levende kevers dan andere primaten, of zelfs enig ander zoogdier."
De afgelopen decennia zijn er verschillende nieuwe soorten mensachtigen ontdekt, van Australopithecus sediba tot Homo floresiensis. Van Holstein creëerde een nieuwe database met "voorvallen" in het fossielenbestand van mensachtigen:elke keer werd er een exemplaar van een soort gevonden en gedateerd, ongeveer 385 in totaal.
Fossielen kunnen een onbetrouwbare maatstaf zijn voor de levensduur van soorten. "Het vroegste fossiel dat we vinden zal niet de vroegste leden van een soort zijn", zegt Van Holstein.
‘Hoe goed een organisme fossielen hangt af van de geologie en van de klimatologische omstandigheden:of het nu heet of droog of vochtig is. Nu de onderzoeksinspanningen geconcentreerd zijn in bepaalde delen van de wereld, en we misschien wel jongere of oudere fossielen van een soort gemist hebben als een resultaat."
Van Holstein gebruikte datamodellering om dit probleem aan te pakken, en hield daarbij rekening met de waarschijnlijke aantallen van elke soort aan het begin en het einde van hun bestaan, evenals met omgevingsfactoren bij de fossielen, om nieuwe begin- en einddata te genereren voor de meeste bekende mensachtigen (17 in 1). totaal).
Ze ontdekte dat sommige soorten waarvan men dacht dat ze door ‘anagenese’ waren geëvolueerd – wanneer de ene langzaam in de andere verandert, maar de afstamming zich niet splitst – feitelijk ‘gebloeid’ kunnen zijn:wanneer een nieuwe soort zich aftakt van een bestaande soort. (Er werd bijvoorbeeld aangenomen dat de mensachtige soort Australopithecus afarensis specieerde via anagenese van Australopithecus anamensis. De nieuwe datamodellering suggereert echter dat ze elkaar ongeveer een half miljoen jaar overlapten.)
Dit betekende dat er meer mensachtigen naast elkaar bestonden dan eerder werd aangenomen, en dus mogelijk met elkaar concurreerden.
Terwijl vroege soorten mensachtigen, zoals Paranthropus, waarschijnlijk fysiologisch zijn geëvolueerd om hun niche uit te breiden – door bijvoorbeeld tanden aan te passen om nieuwe soorten voedsel te exploiteren – kan de drijvende kracht achter het heel andere patroon in ons eigen geslacht Homo heel goed technologie zijn geweest. P>
"Het gebruik van stenen werktuigen of vuur, of intensieve jachttechnieken, zijn uiterst flexibel gedrag. Een soort die deze kan benutten, kan snel nieuwe niches uithakken en hoeft geen grote tijdsperioden te overleven terwijl hij nieuwe lichaamsplannen ontwikkelt", zegt hij. van Holstein.
Ze stelt dat het vermogen om technologie te gebruiken om te generaliseren en snel verder te gaan dan ecologische niches die andere soorten dwingen te concurreren om leefgebieden en hulpbronnen, mogelijk verantwoordelijk is voor de exponentiële toename van het aantal Homo-soorten dat door de laatste studie is ontdekt.
Maar het leidde ook tot Homo sapiens – de ultieme generalisatoren. En concurrentie met een uiterst flexibele generalist in bijna elke ecologische niche kan hebben bijgedragen aan het uitsterven van alle andere Homo-soorten.
"Deze resultaten laten zien dat, hoewel het conventioneel genegeerd wordt, concurrentie een belangrijke rol speelde in de menselijke evolutie in het algemeen. Misschien wel het meest interessant is dat het in ons eigen geslacht een rol speelde die anders is dan die bij enige andere tot nu toe bekende gewervelde afstammingslijn," voegde Van Holstein eraan toe. .