Stor Evolution Study Forces oss til å tenke på hvor jordens arter utvikles

I løpet av de siste månedene har biologer fra Michigan til California kjørt datasimuleringer dag og natt, og forsøker å kompilere det største evolusjonære slektstreet av fisk i feltets historie. Nå, ca 30.000 arter av fisk senere, blir resultatene publisert i Natur, og de kaller en tiår gammel evolusjonær antagelse i tvil.

Biologer hadde lenge lagt merke til et geografisk mønster når det gjelder hvordan arten dannes. Varme, tropiske steder har en tendens til å ha langt flere varianter av arter enn kaldt, ufruktbare. "Forskjellen i artediversitet fra polene til tropene er en av de store mønstrene i biologi, forklarer lederstudier forfatter og universitetsleder i Michigan zoolog Daniel Rabosky, Ph.D. i en epost til Omvendt. "Selv ikke-forskere vet at tropene er kjent for sitt fremragende biologiske mangfold."

Men Raboskys nye papir, publisert onsdag, har en ny innføring i den gamle teorien. Det gigantiske fiskefamilietreet antyder at det faktisk er kaldeste steder på jorden - ikke de tropiske segene - det er hotbeds for nye arter.

Den røde dronningen kjører raskere når det er varmt

Forsøk på å forklare det tropiske biologiske mangfoldet har delvis hvilt på ideen om en "breddegradgradientgradient." Dette betyr i utgangspunktet at det er et sted for spesiering på planeten vår midt i tverrgående ekvator. Dette er imidlertid ikke fordi tropene er et flott sted å bo.

Tidligere studier tyder på at samspillet mellom parasitter, rovdyr og andre trusler mot overlevelse er sterkere i tropene, noe som gjør at naturlig utvalg fungerer dobbelt så fort for å fortsette alle disse truslene, sier Rabosky. Dette er i sin tur det som har ført til mangfoldet av tropiske fiskearter vi alle kjenner og elsker. Biologer, som alltid har likt konseptuelle analogier, liker å sammenligne prosessen med en scene i Lewis Carrolls Gjennom Look Glass når Alice utfordres til et løp mot den røde dronningen:

"En langsom slags land!" Sa dronningen. "Nå, her ser du, det tar alt løp du kan gjøre, for å holde på samme sted. Hvis du vil komme et annet sted, må du kjøre minst dobbelt så fort som det!"

Fra denne noe eksentriske analogi kommer konvensjonell visdom i evolusjonær biologi: Den røde dronningen går raskere når den er varm. Det er, til nå, fordi Raboskys forskning avviser alt dette.

En ny modell for spesiering

Etter å ha konstruert og analysert det evolusjonære treet, konkluderte Rabosky og hans team med at i de siste millioner årene dannet fisk som lever i polarvann faktisk nye arter dobbelt så fort som i tropiske farvann.

Hvordan klarte dette teamet å finne overbevisende bevis som motsetter århundrer evolusjonsteorien? De startet ved å analysere de tilgjengelige DNA-dataene fra rundt 5.000 arter av fisken, og deretter brukte de andre plasseringsmetoder til å estimere hvor de resterende fiskene skulle passe inn i stamtreet. Å kjøre et statistisk analyseprogram som heter BAMM på det "familietreet", beregnet hvor raskt arter divergerte fra hverandre ved å sammenligne forskjeller i deres DNA: Generelt kan det antas at de mindre DNA to artene deler, jo mer tid har gått siden de "divergerte "Fra en enkelt art til to separate seg.

"Dette treet er mye større enn noen tidligere studier på fisk," sier Rabosky. "Det gjorde oss i stand til å anslå priser på hvilke arter som danner mye mer nøyaktighet enn tidligere studier." Hans banebrytende funn har imidlertid en fangst: Det er ingen god forklaring på det ennå.

Rabosky og hans lag er fortsatt ikke helt sikker på hvorfor siffergraden er raskere i polene. Han foreslår at det kan koge ned til ideen om at tøffe polare forhold - som isbrekker og permanent isdekning - førte til en rekke massutslipp som åpnet døren for nye arter å danne. Han kaller dette en "rebound-effekt".

"Kanskje utryddelse tømmer arter med høye breddegrader i rask takt, men nye arter danner for å fylle de økologiske nisjene ikke så lenge etter at de er tømt ut av utryddelse," forklarer han.

Viktig, selv om arter i polene divergerte raskere enn de i lavere breddegrader, hadde de tropiske områdene fortsatt mer mangfold av arter alt i alt. Rabosky kaller denne "artenes rikdom", som til nå hadde blitt forklart av antakelsen om at arter hadde en tendens til å avvike raskere i tropene. Nå, Rabosky sine funn pokker hull i dette, men det er ingen robust alternativ forklaring.

For nå virker det som om den røde dronningen kan løpe uansett hvilken temperatur den er. Faktisk kan hun til og med kjøre raskere når det er fritt utenfor.