Toto je repost z dubna 24th, 2010. Sledování Speciace Dojít, je druhý ze série Evolution, která začala s Kuriózní Případ Psů

Jsme viděli, že nejmenší rozdíly mohou vést k dramatické změny, když jsme se podívali na celou řadu psů. Ale i přes jejich rozdíly jsou všechna plemena psů stále stejnými druhy jako každý jiný a jejich předek. Jak se druhy dělí? Co způsobuje speciaci? A jaké máme důkazy o tom, že ke speciaci kdy došlo?

kritici evoluce se často opírají o to, že nikdo nikdy neviděl jeden druh rozdělený na dva. I když je to zjevně slaměný muž, protože většina speciací trvá mnohem déle, než je naše životnost, není to také pravda. Viděli jsme, druhy, rozdělení, a budeme i nadále vidět druhů lišících každý den.

například v minulém století vznikly dva nové druhy amerických koz (nebo kozí brada, Rod Tragopogon). V časném 1900s, tři druhy těchto květin – západní kozí brada (T. dubius), kozí brada luční (T. pratensis) a oyster rostlina (T. porrifolius) – byly zavedeny do Spojených Států z Evropy. Jak se jejich populace rozšiřovala, druh interagoval, často produkující sterilní hybridy. Ale v padesátých letech si vědci uvědomili, že existují dvě nové varianty růstu kozího vousu. I když vypadaly jako hybridy, nebyly sterilní. Byli dokonale schopni reprodukovat se svým vlastním druhem, ale ne s žádným z původních tří druhů-klasickou definicí nového druhu.

Jak se to stalo? Ukazuje se, že rodičovské rostliny udělaly chyby, když vytvořily své gamety (analogické našim spermiím a vajíčkům). Místo toho, aby vytvořili gamety pouze s jednou kopií každého chromozomu, vytvořili ty se dvěma nebo více, stav zvaný polyploidie. Dva polyploidních gamety z různých druhů, každý s manželskou genetické informace měli, tavený, a vytvořil tetraploidní: stvoření se 4 sadami chromozomů. Kvůli rozdílu v počtu chromozomů se tetrapoid nemohl pářit s žádným ze svých mateřských druhů, ale nebylo mu zabráněno v reprodukci s ostatními nehodami.

tento proces, známý jako hybridní speciace, byl několikrát zdokumentován v různých rostlinách. Rostliny ale nejsou jediné, které hybridizací spekulují: podobně se rozštěpili i motýli Heliconius.

k vytvoření jiného druhu není zapotřebí množství mutací, které se hromadí po generace – stačí jen nějaká událost, která reprodukčně izoluje jednu skupinu jedinců od druhé. To se může stát velmi rychle, v případech, jako jsou polyploidie. Jediná mutace může stačit. Nebo se to může stát mnohem, mnohem pomalejším tempem. Toto je speciace, o které je evoluce známá-postupné změny v průběhu času, které oddělují druhy.

ale jen proto, že nemůžeme vidět všechny speciační události od začátku do konce, neznamená, že nemůžeme vidět rozdělení druhů. Pokud je teorie evoluce pravdivá, očekávali bychom, že najdeme druhy v různých fázích separace po celém světě. Tam by se ty, které mají právě začala rozdělit, ukazuje reprodukční izolace, a ty, které mohou stále vypadat jako jeden druh, ale ještě křížili po tisíce let. Vskutku, to je přesně to, co najdeme.

muška jablečná, Rhagoletis pomonella, je ukázkovým příkladem druhu, který se právě začíná rozcházet. Tyto mouchy jsou původem ze Spojených států, a až do objevení Ameriky Evropany, krmené výhradně hlohy. Ale s příchodem nových lidí přišel nový potenciální zdroj potravy do jeho stanoviště: jablka. Zpočátku mouchy ignorovaly chutné pochoutky. Postupem času si ale některé mouchy uvědomily, že mohou jíst i jablka, a začaly střídat stromy. Zatímco sama to nevysvětluje, proč mouchy by speciate, podivný vtípek jejich biologie: apple maggot mouchy mate na strom se narodí. Když několik much skákalo stromy, odřízli se od zbytku svého druhu, i když byli jen pár stop daleko. Když genetici se blíže podívat na konci 20. století, zjistili, že dva typy – ty, které se živí na jablka a ty, které se živí na hawthorns – mají různé alely frekvence. Opravdu, přímo pod našimi nosy, Rhagoletis pomonella začal dlouhou cestu speciace.

jak bychom očekávali, ostatní zvířata jsou v procesu mnohem dále-i když si to vždy neuvědomujeme, dokud se nepodíváme na jejich geny.

kosatky (Orcinus orca), lépe známé jako kosatky, vypadají docela podobně. Jsou to velcí delfíni s černými a bílými skvrnami, kteří loví ve smečkách a provádějí úhledné triky na mořském světě. Ale už několik desetiletí, mořští mammalogové si mysleli, že v příběhu je víc. Behaviorální studie odhalily, že různé skupiny kosatek mají různé behaviorální rysy. Živí se různými zvířaty, jedná jinak a dokonce mluví jinak. Ale bez způsob, jak sledovat velryby pod vodou, aby zjistili, kdo se spáří s vědci nemohli být jisti, zda různé velryba kultur byly jen vtípky předává z generace na generaci, nebo náznak na mnohem více.

nyní genetici udělali to, co vědci v oblasti chování nemohli. Podívali se na to, jak se velryby chovají. Když se podívali na celý mitochondriální genom ze 139 různých velryb po celém světě, zjistili dramatické rozdíly. Tyto údaje naznačují, že skutečně existují alespoň tři různé druhy kosatky. Fylogenetická analýza ukázala, že různé druhy kosatek byly odděleny po dobu 150 000 až 700 000 let.

proč se kosatky rozdělily? Pravdou je, že nevíme. Možná to byl vedlejší účinek úprav pro lov různých zdrojů kořisti, nebo možná existovala nějaká fyzická bariéra mezi populacemi, která od té doby zmizela. Víme jen to, že zatímco jsme byli zaneprázdněni malováním jeskynních stěn, něco způsobilo rozdělení skupin kosatek, vytvoření více druhů.

existuje mnoho různých důvodů, proč se druhy liší. Nejjednodušší a nejzřetelnější je nějaká fyzická bariéra-fenomén zvaný Alopatrická speciace. Pokud se podíváte na druhy ryb v Mexickém zálivu a u pobřeží Kalifornie, zjistíte, že mezi nimi existuje mnoho podobností. Některé druhy skutečně vypadají téměř identicky. Vědci se podíval na jejich geny, a druhů na obou stranách tenké most země jsou více úzce souvisí navzájem, než mají ostatní druhy, i ty, které v jejich oblasti. Stalo se, že dávno byly kontinenty Severní a Jižní Ameriky odděleny a oceány byly spojeny. Když se obě pevninské masy spojily, populace druhů byly izolovány na obou stranách. Postupem času se tyto ryby natolik rozcházely, že se staly samostatnými druhy.

druhy se mohou dělit i bez tak jasných hranic. Když se druhy rozcházejí jako mouchy jablečného červa-bez úplné fyzické bariéry – nazývá se to Sympatrická speciace. Sympatrická speciace může nastat ze všech druhů důvodů. Stačí něco, co způsobí, že jedna skupina bude mít méně sexu s jinou.

u jednoho druhu monarchových muchomůrek (Monarcha castaneiventris) šlo o vzhled. Tito malí hmyzožravci žijí na Šalamounových ostrovech východně od Papuy Nové Guineje. V určitém okamžiku, malá skupina z nich vyvinula jedinou aminokyselinovou mutaci v genu pro protein zvaný melanin, který diktuje barevný vzor ptáka. Některé flycatchers jsou všechny černé, zatímco jiní mají kaštanově zbarvené břicho. I když jsou obě skupiny dokonale schopné produkovat životaschopné potomstvo, ve volné přírodě se nemíchají. Vědci zjistili, že ptáci již vidí druhou skupinu jako jiný druh. Samci, kteří jsou zuřivě teritoriální, nereagují, když na jejich trávník vstoupí různě zbarvený samec. Jako apple maggot mouchy, mucholapky jsou již křížení, a tak první krok na cestě stát dva různé druhy.

může se to zdát jako malé změny, ale pamatujte, jak jsme se naučili u psů, malé změny se mohou sčítat. Protože nejsou křížení, tyto různé skupiny budou hromadit ještě více rozdílů v průběhu času. Jak to dělají, začnou vypadat méně a méně podobně. Výsledná zvířata budou jako druhy, které dnes jasně vidíme. Možná se někteří přizpůsobí životnímu stylu zcela odlišnému od svých sesterských druhů-kosatky se například mohou dramaticky lišit, protože malé změny jim umožňují lépe se přizpůsobit jejich jedinečným typům kořisti. Jiní mohou zůstat docela podobní, dokonce těžko rozeznat, jako jsou dnes různé druhy veverek.

jde o to, že všechny druhy tvorů, od nejmenšího hmyzu po největší savce, právě procházejí speciací. Sledovali jsme, jak se druhy rozdělují, a stále vidíme, jak se liší. Speciace se vyskytuje všude kolem nás. Evoluce se nestala jen v minulosti; děje se to právě teď, a bude pokračovat dlouho poté, co ji přestaneme hledat.

1. Soltis, D., & Soltis, P. (1989). Allopolyploid Speciace v Tragopogon: Postřehy z Chloroplast DNA American Journal of Botany, 76 (8) DOI: 10.2307/2444824

2. McPheron, B., Smith, D., & Berlocher, S. (1988). Genetické rozdíly mezi hostit závody Rhagoletis pomonella Přírody, 336 (6194), 64-66 DOI: 10.1038/336064a0
3. Uy, J., Moyle, R., Filardi, C., & Cheviron, Z. (2009). Rozdíl v barvě peří používané při rozpoznávání druhů mezi začínajícími druhy je spojen s substitucí jedné aminokyseliny v melanokortinu?1 Receptor Americký přírodovědec, 174 (2), 244-254 DOI: 10.1086/600084
4. Phillip A Morin1, Frederick jsem Archer, Andrew D Foote, Julie Vilstrup, Eric E Allen, Paul Wade, John Durban, Kim Parsons, Robert Pitman, Lewynovi Li, Pascal Bouffard, Sandra C Abel Nielsen, Morten Rasmussen, Eske Willerslev, M., Thomas P Gilbert, & Timothy Harkins (2010). Kompletní mitochondriální genomová fylogeografická analýza kosatek (Orcinus orca) naznačuje výzkum genomu více druhů