اندازه بدن، نه رقابت، ممکن است شروع کننده تکامل باشد

توسط اقبال پیتالوالا، دانشگاه کالیفرنیا - ریورساید

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

یک نظریه تکاملی جدید نشان می دهد که تغییرات در اندازه بدن، به جای رقابت برای غذا و زیستگاه، ممکن است باعث ایجاد اولین تفاوت های فیزیکی بین گونه ها شود.

در مطالعه ای که در مجله تکاملی انجمن Linnean منتشر شده است، برایان جنینگز، زیست شناس تکاملی UC Riverside توضیح می دهد که چگونه ویژگی های فیزیکی مانند اندازه منقار، طول دم و نسبت های بدن ممکن است شروع به واگرایی کنند زمانی که یک جمعیت به اندازه بدن متفاوتی تکامل می یابد، حتی قبل از اینکه گونه های نزدیک به یکدیگر برای منابع رقابت کنند.

این تئوری به شکافی می‌پردازد که جنینگز در چارچوب غالب برای تشعشعات تطبیقی ​​شناسایی کرده است، فرآیند تکاملی که در آن یک اجداد مشترک باعث ایجاد گونه‌های مرتبط نزدیک می‌شود که جایگاه‌های اکولوژیکی متفاوتی را اشغال می‌کنند. فنچ های داروین در جزایر گالاپاگوس یکی از شناخته شده ترین نمونه ها هستند.

جنینگز، محقق حرفه ای وابسته در دپارتمان تکامل، بوم شناسی و زیست شناسی ارگانیسمی، گفت که توضیحات سنتی تابش تطبیقی ​​بر رقابت بین گونه ها پس از تماس آنها تاکید دارد.

او گفت: «رقابت برای منابع می‌تواند باعث ایجاد تفاوت‌های فزاینده در ویژگی‌هایی مانند اندازه و شکل منقار فنچ‌ها شود، فرآیندی که به عنوان جابجایی شخصیت شناخته می‌شود.»

با این حال، جنینگز پیشنهاد می‌کند که یک فرآیند قبلی می‌تواند این واگرایی را آغاز کند.

او گفت: «وقتی یک جمعیت با اندازه بدن متفاوتی تکامل می‌یابد، ویژگی‌های مرتبط با آن اندازه بدن می‌تواند از الگوهای رشد اجدادی آن‌ها جدا شود.» "این واگرایی اولیه احتمالا قبل از اینکه رقابت بین گونه ها مهم شود رخ می دهد."

نظریه جنینگز بر پوسته پوسته شدن، رابطه بین اندازه کلی یک موجود زنده و اندازه و شکل صفات فردی آن متمرکز است.

همانطور که یک موجود زنده رشد می کند، صفات مختلف معمولا با سرعت یکسان رشد نمی کنند. برای مثال سر نوزاد انسان در مقایسه با بدنش نسبتا بزرگ است و با بالغ شدن فرد به نسبت کوچکتر می شود. در مارمولک‌ها، جنینگز دریافت که دور بدن نیز این الگو را نشان می‌دهد، در حالی که سایر صفات، مانند طول دم، می‌توانند با افزایش اندازه بدن به نسبت بزرگتر شوند.

جنینگز در ابتدا این فرضیه را مطرح کرد که وقتی جمعیتی با اندازه بدن متفاوتی تکامل می‌یابد، صفات مرتبط با آن به طور متناسب تغییر می‌کنند.

تجزیه و تحلیل بعدی او از مجموعه داده های بزرگتر، او را به یک نتیجه متفاوت سوق داد.

او گفت: «به جای مقیاس‌بندی ساده هندسی، داده‌ها شواهدی از جدایی شدیدتر بین رشد صفت و تکامل اندازه بدن را نشان دادند. من این فرآیند گسترده‌تر را مقیاس‌بندی تجزیه‌ای می‌نامم. تحت این مدل، جمعیتی که اندازه بدن بزرگ‌تر یا کوچک‌تر را تکامل می‌دهند، می‌توانند تغییرات اساسی در نسبت صفات خود تجربه کنند.»

طبق مدل او، این تغییر اولیه می‌تواند نقص عملکردی در یک صفت ایجاد کند - برای مثال، یک دم آنطور که می‌توانست کار نمی‌کند. سپس انتخاب طبیعی می‌تواند در دوره‌های تکاملی طولانی‌تری برای تنظیم دقیق صفت و بازیابی یا بهبود عملکرد آن عمل کند. جنینگز این مرحله دوم را اقتباس مجدد می نامد.

او توضیح داد که این تمایز مهم است، زیرا توالی پیشنهادی رویدادها را تغییر می دهد. به جای اینکه رقابت مسئول واگرایی اولیه صفات باشد، رقابت می تواند بعدا در طی فرآیند پالایش تفاوت هایی که قبلا ظاهر شده اند رخ دهد.

وی گفت: به عبارت دیگر رقابت بین گونه ها برای واگرایی اولیه ضروری نیست.

جنینگز نظریه خود را در سال 2020 در حالی که داده های تحقیقات دکترای خود را در مورد مارمولک های pygopodid، گروهی از مارمولک های مار مانند که عمدتا در استرالیا و گینه نو یافت می شوند، ارائه داد.

Pygopodids بدن دراز و اندام بسیار کاهش یافته است. دو ویژگی آنها - طول دم و دور بدن - برای حرکت و فرار از شکارچیان مهم است و آنها را به ویژگی های مفیدی برای مطالعه رابطه بین فرم بدن و عملکرد تبدیل می کند.

در طول همه‌گیری کووید-19، جنینگز همچنین کار تأثیرگذار روی مقیاس‌بندی هندسی و شکل تکاملی، از جمله تحقیقات استفن جی گولد، زیست‌شناس تکاملی را مورد بازبینی قرار داد، و او را به این فکر انداخت که آیا مقیاس‌گذاری هندسی می‌تواند اولین مراحل واگرایی تکاملی را توصیف کند - زمانی که یک بدن به اندازه‌های مختلف تقسیم می‌شود.

برای آزمایش دقیق‌تر این ایده، او تحقیقاتی را در استرالیا انجام داد. در طی یک سفر 40 روزه در سال 2023، او از شش موزه بازدید کرد و اندازه گیری هایی را از بیش از 1000 نمونه حفظ شده مارمولک از جمله طول بدن، دور بدن و طول دم جمع آوری کرد. او این کار را با بازدید از موزه جانورشناسی تطبیقی ​​در دانشگاه هاروارد دنبال کرد تا مارمولک های موجود در مجموعه آن را اندازه گیری کند.

مجموعه داده های گسترده به او اجازه داد تا تفاوت های بین جمعیت ها و گونه های نزدیک به هم را بررسی کند. تجزیه و تحلیل او برای مرحله دوم مدلش، یعنی انطباق مجدد، پشتیبانی کرد. با این حال، شواهد از مرحله اولیه، او را به تجدید نظر در فرضیه اصلی خود سوق داد.

او گفت: "داده ها نشان می دهد که واگرایی اولیه اغلب شدیدتر از آن چیزی است که مقیاس هندسی به تنهایی پیش بینی می کند." "این باعث شد که مقیاس بندی هندسی را به عنوان اولین گام مدل با مقیاس بندی جدا از هم جایگزین کنم، که شامل راه های مختلفی است که ایجاد یک ویژگی می تواند از تغییرات در اندازه کلی بدن باز شود، به طوری که پوسته پوسته شدن هندسی تنها یکی از این دسته های گسترده تر است."

مکانیسم پیشنهادی جنینگز می‌تواند پیامدهایی برای درک چگونگی شروع تشعشعات تطبیقی ​​داشته باشد.

او گفت: "اگر تغییرات در اندازه بدن تغییرات قابل توجهی در نسبت صفات ایجاد کند، این تغییرات گاهی اوقات می تواند منجر به ترکیب صفاتی شود که به جمعیت اجازه می دهد از یک منبع اکولوژیکی متفاوت بهره برداری کند." من این فرآیند پیشنهادی را زمانی که در زمینه تشعشعات تطبیقی ​​رخ می‌دهد، «مقیاس‌بندی جایگاه» می‌نامم.

تحت این سناریو، جمعیت‌ها می‌توانند قبل از اینکه با هم زندگی کنند و برای منابع یکسان رقابت کنند، تفاوت‌هایی را ایجاد کنند که با موقعیت‌های اکولوژیکی متفاوت مطابقت دارد.

جنینگز گفت: «رقابت می تواند متعاقبا این تفاوت ها را از طریق انتخاب طبیعی اصلاح کند. "این با توالی معمولی که در آن رقابت به عنوان محرک اصلی واگرایی اولیه در صفات اکولوژیکی در نظر گرفته می شود، متفاوت است."

جنینگز گفت که نظریه او به جای جایگزینی، تکمیل یافته های تثبیت شده در مورد تابش تطبیقی ​​است. او نقش رقابت و انتخاب طبیعی در شکل دادن به تفاوت‌های گونه‌ها را مورد مناقشه قرار نمی‌دهد.

او گفت: «در عوض، من پیشنهاد می‌کنم که بخش مهمی از داستان زودتر اتفاق بیفتد – زمانی که یک جمعیت ابتدا شروع به جدایی از جمعیت دیگر می‌کند.

جنینگز تاکید کرد که برای تعیین اینکه چقدر این مکانیسم ها در طبیعت گسترده هستند، به مطالعات بیشتری نیاز است.

او گفت: «نظریه من به طور کامل‌تر تکامل منقار را در فنچ‌های نمادین داروین و تکامل شاخ در گوزن مرموز و منقرض شده ایرلندی توضیح می‌دهد. "ما هنوز باید تعیین کنیم که مقیاس بندی غیرتعارفی و مقیاس بندی جایگاه در گروه های مختلف موجودات چقدر گسترده است."

دبلیو برایان جنینگز، نظریه مقیاس‌بندی تکامل صفت، مجله تکاملی انجمن لینین (2026). DOI: 10.1093/evolinnean/kzag030

ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا - ریورساید

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →