This is a repost from April 24th, 2010. Lajiutumisen seuraaminen on toinen My Evolution-sarjassa, joka alkoi koirien merkillisestä tapauksesta

näimme, että pienimmät erot voivat johtaa dramaattisiin vaihteluihin, kun tarkastelimme koirien laajaa kirjoa. Mutta eroistaan huolimatta kaikki koirarodut ovat edelleen samaa lajia toistensa ja esi-isiensä kanssa. Miten lajit jakautuvat? Mikä aiheuttaa lajiutumisen? Mitä todisteita meillä on lajiutumisesta?

evoluution kriitikot sortuvat usein siihen maximiin, että kukaan ei ole koskaan nähnyt yhden lajin jakautuvan kahtia. Vaikka se on selvästi olkimies, koska useimmat lajiutuminen kestää paljon kauemmin kuin elinaikamme, se ei myöskään ole totta. Olemme nähneet lajien jakautuvan, ja näemme lajien eroavan joka päivä.

esimerkiksi kuluneella vuosisadalla ilmaantui kaksi uutta amerikanpukinpartalajia (tai salsifieita, suku Tragopogon). 1900 – luvun alussa Euroopasta tuotiin Yhdysvaltoihin kolme lajia näitä villikukkia – lännensuolajuuri (”T. dubius”), niittysuolajuuri (”T. pratensis”) ja osterikasvi (”T. porrifolius”). Populaatioiden laajetessa lajit vuorovaikuttivat keskenään tuottaen usein steriilejä risteymiä. Mutta 1950-luvulle tultaessa tutkijat tajusivat, että vuohenparrasta kasvoi kaksi uutta muunnosta. Vaikka ne näyttivät hybrideiltä, ne eivät olleet steriilejä. Ne olivat täysin kykeneviä lisääntymään oman lajinsa kanssa, mutta eivät minkään alkuperäisen kolmen lajin kanssa – klassinen määritelmä uudesta lajista.

miten tämä tapahtui? On käynyt ilmi, että vanhempien kasvit tekivät virheitä, kun he loivat sukusolujen (analogiset meidän sperma ja munat). Sen sijaan, että he olisivat tehneet sukusoluja, joissa on vain yksi kopio kustakin kromosomista, he loivat ne, joissa on kaksi tai useampia, olomuodon, jota kutsutaan polyploidiaksi. Kaksi polyploidista sukusolua eri lajeista, joissa kummassakin oli kaksinkertainen geneettinen informaatio, fuusioitui ja loi tetraploidisen: olento, jolla on 4 kromosomia. Kromosomilukueron vuoksi tetrapoidi ei voinut paritella kummankaan emolajinsa kanssa, mutta lisääntymistä ei estetty toisten onnettomuuksien kanssa.

Tämä Risteytyslajitteluksi kutsuttu prosessi on dokumentoitu useita kertoja eri kasveissa. Mutta kasvit eivät ole ainoita, jotka erikoistuvat hybridisaation kautta: myös Heliconius-perhoset ovat jakautuneet samalla tavalla.

eri lajin luomiseen ei tarvita sukupolvien aikana kertyvää mutaatioiden massaa – tarvitaan vain jokin tapahtuma, joka reproduktiivisesti eristää yhden ihmisryhmän toisesta. Tämä voi tapahtua hyvin nopeasti, tällaisissa tapauksissa polyploidia. Yksi mutaatio voi riittää. Tai se voi tapahtua paljon, paljon hitaammin. Tämä on lajiutuminen, josta evoluutio tunnetaan-vähittäiset muutokset ajan kuluessa, jotka erottavat lajit toisistaan.

mutta vaikka emme näe kaikkia lajiutumistapahtumia alusta loppuun, se ei tarkoita, ettemmekö voisi nähdä lajien jakautuvan. Jos evoluutioteoria pitää paikkansa, odottaisimme löytävämme eri vaiheissa olevia lajeja eri puolilta maapalloa. Olisi niitä, jotka ovat juuri alkaneet jakaantua, mikä osoittaa lisääntymis-eristyneisyyttä, ja niitä, jotka saattavat vielä näyttää yhdeltä lajilta, mutta eivät ole risteytyneet tuhansiin vuosiin. Juuri tätä me todellakin havaitsemme.

omenan toukkakärpänen, Rhagoletis pomonella on malliesimerkki lajista, joka on juuri alkanut eriytyä. Nämä kärpäset ovat kotoisin Yhdysvalloista, ja siihen asti, kun eurooppalaiset löysivät Amerikan mantereen, niitä ruokittiin yksinomaan hawthorneilla. Mutta uusien ihmisten saapuessa sen elinympäristöön tuli uusi potentiaalinen ravinnonlähde: omenat. Kärpät ei aluksi välittänyt herkuista. Mutta ajan myötä jotkut kärpäset tajusivat voivansa syödä omenatkin ja alkoivat vaihtaa puita. Vaikka tämä ei yksin selitä, miksi kärpäset speciate, utelias oikku niiden biologian tekee: omena toukka kärpäset parittelevat puu ne ovat syntyneet. Kun muutama Kärpänen hyppäsi puihin, ne irrottautuivat muista lajeistaan, vaikka ne olivat vain muutaman metrin päässä. Kun geneetikot tarkastelivat asiaa lähemmin 1900 – luvun lopulla, he havaitsivat, että näillä kahdella tyypillä – omenoilla ja hawthorneilla-on eri alleelitaajuudet. Rhagoletis pomonella aloitti lajiutumisen pitkän matkan.

kuten olettaisimmekin, muut eläimet ovat paljon pidemmällä prosessissa – vaikka me emme aina tajua sitä ennen kuin katsomme niiden geenejä.

Miekkavalaina paremmin tunnetut miekkavalaat (Orcinus orca) ovat kaikki melko samannäköisiä. Ne ovat isoja delfiinejä, joilla on mustavalkoisia laikkuja, jotka metsästävät laumoissa ja tekevät siistejä temppuja Sea Worldissa. Merinisäkkäätutkijat ovat kuitenkin jo useiden vuosikymmenten ajan ajatelleet, että tarinaan liittyy muutakin. Käyttäytymistutkimuksissa on havaittu, että eri miekkavalasryhmillä on erilaisia käyttäytymispiirteitä. Ne syövät eri eläimiä, toimivat eri tavalla ja jopa puhuvat eri tavalla. Mutta ilman keinoa seurata valaita veden alla nähdäkseen, kenen kanssa ne parittelevat, tutkijat eivät voineet olla varmoja, olivatko erilaiset valaskulttuurit vain sukupolvelta toiselle siirtyneitä omituisuuksia tai vihjaus paljon muusta.

nyt geneetikot ovat tehneet sen, mihin käyttäytymistutkijat eivät pystyneet. He katsoivat, miten valaat lisääntyvät. Kun he tarkastelivat koko mitokondrioiden perimää 139 eri valaalta eri puolilta maapalloa, he löysivät dramaattisia eroja. Nämä tiedot viittaavat siihen, että miekkavalaita on ainakin kolme eri lajia. Fylogeneettisen analyysin mukaan miekkavalaslajit on erotettu toisistaan 150 000-700 000 vuoden ajan.

miksi miekkavalaat erosivat? Totuus on, ettemme tiedä. Ehkä se oli erilaisten saalislähteiden metsästykseen tehtyjen muutosten sivuvaikutus, tai ehkä populaatioiden välillä oli jonkinlainen fyysinen este, joka on sittemmin kadonnut. Tiedämme vain, että kun maalasimme luolan seiniä, jokin aiheutti miekkavalasryhmien jakaantumisen, luoden useita lajeja.

lajien erilaisuuteen on monia eri syitä. Helpoin ja ilmeisin on jonkinlainen fyysinen este – ilmiö, jota kutsutaan Allopatriseksi Lajiutumiseksi. Jos katsoo Meksikonlahden ja Kalifornian rannikon kalalajeja, niiden välillä on paljon yhtäläisyyksiä. Osa lajeista näyttääkin lähes identtisiltä. Tutkijat ovat tutkineet heidän geenejään, ja lajit tuon ohuen maasillan molemmin puolin ovat läheisempää sukua toisilleen kuin muille lajeille, jopa alueensa lajeille. Tapahtui niin, että kauan sitten pohjois-ja Etelä-Amerikan mantereet erotettiin toisistaan ja valtameret liittyivät toisiinsa. Kun kaksi maamassaa yhdistyivät, lajien populaatiot eristäytyivät kummallekin puolelle. Ajan myötä nämä kalat ovat eriytyneet sen verran, että ne ovat erillisiä lajeja.

lajit voivat jakautua myös ilman näin selkeitä rajoja. Kun lajit eroavat toisistaan kuin kärpäset-ilman täydellistä fyysistä estettä-sitä kutsutaan Sympatriseksi Lajiutumiseksi. Sympatrista lajiutumista voi esiintyä kaikenlaisista syistä. Tarvitaan vain jotain, joka saa yhden ryhmän harrastamaan vähemmän seksiä toisen kanssa.

eräälle Monarkinlepinkäislajille (”Monarcha castaneiventris”) kyse oli ulkonäöstä. Nämä pienet hyönteissyöjät elävät Salomonsaarilla Papua-Uuden-Guinean itäpuolella. Jossain vaiheessa pieni ryhmä heistä kehitti geenissä yhden aminohappomutaation melaniini-nimiselle proteiinille, joka sanelee linnun värikuvion. Jotkut flycatcherit ovat kaikki mustia, kun taas toisilla on kastanjanvärinen vatsa. Vaikka nämä kaksi ryhmää ovat täysin kykeneviä tuottamaan elinkelpoisia jälkeläisiä, ne eivät sekoitu luonnossa. Tutkijat havaitsivat, että linnut näkevät jo toisen ryhmän eri lajina. Urokset, jotka ovat raivoisan reviiritietoisia, eivät reagoi, kun erivärinen uros tulee niiden reviirille. Lehtokärpäset eivät omenalintukärpästen tavoin enää risteyty keskenään, ja ovat siten ottaneet ensimmäisen askeleen kohti muuttumista kahdeksi eri lajiksi.

nämä saattavat tuntua pieniltä muutoksilta, mutta muista, kuten koirien kanssa opimme, pienet muutokset voivat täsmätä. Koska ne eivät risteyty keskenään, nämä eri ryhmät kertyvät vielä enemmän eroja ajan myötä. Samalla ne alkavat näyttää yhä vähemmän samanlaisilta. Tuloksena olevat eläimet ovat sellaisia lajeja, joita näemme selvästi nykyään. Ehkä jotkut sopeutuvat täysin erilaiseen elämäntyyliin kuin sisarlajinsa-esimerkiksi miekkavalaat saattavat poiketa toisistaan rajusti, kun pienet muutokset mahdollistavat sen, että ne sopivat paremmin ainutlaatuisiin saalislajeihinsa. Toiset saattavat pysyä melko samanlaisina, jopa vaikeasti erotettavissa toisistaan, kuten eri oravalajit ovat nykyään.

pointti on, että kaikenlaiset olennot pienimmistä hyönteisistä suurimpiin nisäkkäisiin ovat lajiutumassa juuri nyt. Olemme seuranneet lajien jakautumista, ja näemme niiden erkanevan edelleen. Lajiutumista tapahtuu kaikkialla ympärillämme. Evoluutio ei tapahtunut vain menneisyydessä, se tapahtuu juuri nyt, ja jatkuu kauan sen jälkeen kun lakkaamme etsimästä sitä.

Soltis, D.,&Soltis, P. (1989). Allopolyploid Speciation in Tragopogon: Insights from Chloroplast DNA American Journal of Botany, 76 (8) doi: 10.2307/2444824

1. McPheron, B., Smith, D., & Berlocher, S. (1988). Rhagoletis pomonella Nature, 336 (6194), 64-66 Doi: 10.1038/336064a0
2. Uy, J., Moyle, R., Filardi, C., & Cheviron, Z. (2009). Ero höyhenpuvun värissä, jota käytetään lajien tunnistamisessa, – on yhteydessä yhteen Aminohapposubstituutioon Melanokortiinissa?1 Receptor the American Naturalist, 174 (2), 244-254 DOI: 10.1086/600084
3. Phillip a Morin1, Frederick I Archer, Andrew D Foote, Julie Vilstrup, Eric E Allen, Paul Wade, John Durban, Kim Parsons, Robert Pitman, Lewyn Li, Pascal Bouffard, Sandra C Abel Nielsen, Morten Rasmussen, Eske Willerslev, M. Thomas P Gilbert, & Timothy Harkins (2010. Miekkavalaiden (Orcinus orca) täydellinen mitokondriaalisen genomin fylogeografinen analyysi osoittaa useiden lajien Genomitutkimusta