Salah satu proses utama evolusi - seleksi alam - sedang berlangsung tepat di depan mata kita. Selama setengah abad terakhir, serangga yang tidak takut dengan pestisida, tikus yang tidak sensitif terhadap racun, dan bakteri yang resisten terhadap antibiotik telah muncul di Bumi. Siapa dan bagaimana beradaptasi dengan kondisi buruk.
Orang yang selamat dari badai
Pada musim panas 2017, sekelompok ilmuwan dari Universitas Harvard mengamati populasi kadal kecil, Anolis scriptus, yang hidup di Kepulauan Turks dan Caicos di Hindia Barat. Empat hari setelah ekspedisi berakhir, badai Irma dan Maria melanda Nusantara. Enam minggu kemudian, para ahli biologi kembali ke sana untuk mengumpulkan kembali data.
Ternyata setelah bencana alam, kadal berubah drastis - jari kaki yang bertahan rata-rata lebih panjang, kaki depan lebih besar, tubuh lebih pendek, dan tulang paha lebih kecil. Para ilmuwan telah menyarankan bahwa tanda-tanda ini membantu reptil bertahan dari badai, dan sekarang mereka akan mendapatkan pijakan pada generasi Anolis scriptus berikutnya yang tinggal di pulau-pulau tersebut.
Setelah badai Irma dan & quot; Maria & quot; pada tahun 2017, penampilan kadal Anolis scriptus yang hidup di pulau-pulau di Hindia Barat berubah - Pada hewan yang masih hidup, jari-jari kaki pada telapak kaki rata-rata lebih panjang, kaki depan lebih besar, panjang tubuh lebih pendek / Rian Castillo / Anolis scriptus femelle.
Evolusi buatan
Video promosi:
Jadi, berkat unsur-unsur yang mengamuk, para peneliti untuk pertama kalinya mengamati seleksi alam di alam. Sebelumnya, proses adaptasi organisme hidup untuk mengubah kondisi lingkungan dan spesiasi disimulasikan secara artifisial di laboratorium.
Paling sering, bakteri menjadi objek penelitian - mereka berkembang biak agak cepat, dan ukuran genomnya kecil, yang memungkinkan waktu yang relatif singkat untuk mempelajari proses yang memakan waktu ribuan tahun pada organisme yang lebih kompleks. Eksperimen paling terkenal, yang dimulai pada 1988 dan berlanjut hingga hari ini, dipentaskan oleh sekelompok ilmuwan dari University of Michigan, dipimpin oleh ahli biologi evolusi Richard Lensky.
Pada Februari 1988, para peneliti menciptakan dua belas populasi dari satu strain Escherichia coli (E. coli) dan menempatkan mereka di lingkungan buatan di mana glukosa adalah satu-satunya sumber makanan. Selain itu, sitrat ada dalam larutan, tetapi E. coli tidak bisa memakannya.
Dua belas populasi bakteri E. coli yang telah diamati para ilmuwan selama 30 tahun. Foto: Brian Baer dan Neerja Hajela.
Selama tiga puluh tahun (lebih dari 68 ribu generasi E. coli telah berubah) bakteri di semua populasi telah tumbuh dan belajar menyerap nutrisi dengan lebih efisien, termasuk sitrat. Mutasi yang memungkinkan E. coli untuk beradaptasi dengan lingkungannya berbeda pada semua populasi, tetapi terjadi pada gen yang sama - setiap komunitas bakteri mencoba menemukan jalurnya sendiri dalam evolusi.
Gigi lebih kuat, kepala lebih besar
Terkadang organisme kompleks beradaptasi dengan kondisi lingkungan bukan selama ribuan tahun, tetapi lebih cepat. Misalnya, kadal dinding Podarcis sicula, yang hidup di salah satu pulau di Laut Adriatik, telah mengubah ukuran, bentuk kepala, dan struktur saluran pencernaan hanya dalam waktu 36 tahun, meskipun secara genetik masih tidak dapat dibedakan dari kerabat yang tinggal di tempat lain.
Pada tahun 1971, para peneliti mengangkut lima pasang Podarcis sicula dewasa dari Pulau Pod Kopiste ke Pod Markaru yang berdekatan. Kondisi di tempat baru menyerupai habitat biasanya, tetapi praktis tidak ada predator darat, dan setelah tiga puluh tahun reptil yang menyebar ke seluruh pulau secara lahiriah berbeda dari kerabat mereka di Pod Kopist.
Kadal dinding (Podarcis siculus), ketika dipindahkan ke pulau Pod Markaru, berubah penampilan: menjadi lebih besar, tungkai belakang lebih pendek, dan katup ileocecal Kurt W. Becker / Lucertola campestre a caccia muncul di saluran pencernaan.
Kadal pemukim bertambah besar, mulai berlari lebih lambat (kaki belakang mereka diperpendek), kepala mereka terlihat lebih masif, dan gigi mereka lebih kuat, karena di Pod Markaru mereka harus makan terutama pada tanaman yang keras dan berserat, dan bukan serangga, seperti sebelumnya. Karena perubahan pola makan hewan, struktur baru juga muncul di saluran pencernaan - katup ileocecal, yang membentuk semacam ruang fermentasi di usus, tempat mikroba memecah potongan makanan nabati yang sulit dicerna.
Kehidupan pulau membuatmu lebih pintar
Secara umum, hewan pulau, pada umumnya, lebih menarik bagi ilmuwan daripada sepupu mereka di daratan - di pulau, evolusi lebih cepat. Hewan besar, sekali dalam isolasi, menjadi lebih kecil, yang kecil, sebaliknya, menjadi besar, dan terkadang dalam waktu yang sangat singkat.
Kehidupan di pulau terkadang memberikan keuntungan yang tidak terduga. Seperti yang ditemukan oleh sekelompok ilmuwan internasional, setelah menganalisis data tentang ukuran otak sebelas setengah ribu burung milik spesies tahun 1931, otak burung pulau lebih besar daripada otak kerabat benua, dan ini adalah hasil evolusi.
The New Caledonian Raven membuat "mata uang" untuk mesin penjual otomatis. Foto: Jelbert dkk. / Laporan Ilmiah 2018.
Kondisi kehidupan di pulau-pulau kurang dapat diprediksi, dan jika situasinya memburuk, maka lebih sulit untuk pindah ke tempat lain daripada di benua. Oleh karena itu, otak besar yang mampu melakukan perilaku adaptif yang lebih kompleks merupakan keuntungan evolusioner. Temuan ini mendukung pengamatan burung gagak Kaledonia Baru (Corvus moneduloides), yang mampu menggunakan alat dan membuatnya kembali dari ingatan, dan burung pelatuk burung pipit (Camarhynchus pallidus), yang dapat menggunakan perkakas dan bahkan memprosesnya.
Tikus yang tidak bisa diracuni
Kondisi kehidupan yang tidak menguntungkan memaksa hewan kontinental berevolusi dengan cepat. Ini terjadi pada tikus rumahan biasa. Sejak 1950-an, mereka diracuni dengan racun warfarin - beberapa individu yang kebal terhadap pestisida ini sudah ditemukan pada tahun 1964, dan pada 2011 para ilmuwan menggambarkan populasi tikus rumahan (Mus musculus domesticus), di mana warfarin tidak bertindak sama sekali.
Adaptasi yang begitu cepat (60-70 tahun tidak ada apa-apanya menurut standar evolusi) disebabkan oleh reproduksi yang sangat cepat dari hewan pengerat ini. Seperti yang ditunjukkan oleh para peneliti Jerman, resistensi terhadap racun adalah hasil mutasi pada gen vkorc1, yang terdapat dalam genom semua mamalia dan bertanggung jawab atas kerja vitamin K.
Upaya terus-menerus seseorang untuk menghancurkan hama dan parasit tertentu, sebagai suatu peraturan, berjalan menyimpang. Keinginan untuk mengalahkan infeksi yang mematikan telah menyebabkan munculnya bakteri super yang kebal antibiotik, dan keinginan untuk melindungi tanaman dari serangga telah menyebabkan penyebaran hewan yang kebal pestisida. Selama setengah abad terakhir, lebih dari dua setengah kasus adaptasi hama serangga terhadap berbagai racun telah dicatat.
Alfiya Enikeeva
