Die Yale-Studie legt nahe, dass die Evolution vorhergesagt werden kann

Die Evolution ist möglicherweise weniger zufällig als wir dachten.

Evolution wurde lange Zeit als relativ zufälliger Prozess angesehen, bei dem Artenmerkmale durch zufällige Mutationen und Umweltfaktoren geformt werden und daher weitgehend unvorhersehbar sind.

Aber ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Forschern aus Yale Universität Und die Universität von Columbia Es wurde entdeckt, dass eine bestimmte Pflanzenlinie unabhängig voneinander drei Arten ähnlicher Blätter entwickelte, häufig in gebirgigen Orten, die in den modernen Tropen verstreut sind.

Die Forschung enthüllte die ersten Beispiele in Pflanzen von „repetitiver Strahlung“, der wiederholten Entwicklung ähnlicher Formen in verschiedenen Regionen. Dieser Befund wirft die Möglichkeit auf, dass die Evolution nicht unbedingt ein zufälliger und vorhersagbarer Prozess ist.

Die Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Umwelt und Evolution der Natur.

Ähnliche Blatttypen entwickelten sich unabhängig voneinander in drei Pflanzenarten, die in den Nebelwäldern von Oaxaca, Mexiko, gefunden wurden, und drei Pflanzenarten in einer ähnlichen Umgebung in Chiapas, Mexiko. Dieses Beispiel einer parallelen Evolution ist eines von vielen, die Wissenschaftler unter der Leitung der Yale University gefunden haben, und deutet darauf hin, dass die Evolution vorhersagbar sein könnte. Bildnachweis: Yale University

„Die Ergebnisse zeigen, wie die Evolution tatsächlich vorhergesagt werden kann, wobei Organismen zusammenwachsen und die natürliche Selektion unter bestimmten Bedingungen immer wieder dieselben Formen hervorbringt“, sagte Michael Donoghue, emeritierter Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Yale University. „Vielleicht kann die Evolutionsbiologie zu einer Wissenschaft mit viel mehr Vorhersagen werden, als wir uns das einst vorgestellt haben.“

Das Forschungsteam untersuchte die Genetik und Morphologie der Viburnum-Unterart, einer Gattung von Blütenpflanzen, die sich vor etwa 10 Millionen Jahren von Mexiko aus in Mittel- und Südamerika ausbreitete. Donoghue forschte zu dieser botanischen Gruppe für seinen Ph.D. Doktorarbeit in Harvard vor 40 Jahren. Damals vertrat er eine alternative Theorie, wonach sich die großen haarigen Blätter und die kleinen glatten Blätter früh in der Geschichte der Gruppe entwickelt hatten und später getrennt, von Vögeln verstreut, über die verschiedenen Bergketten wanderten.

Neue genetische Analysen, die in der Studie vorgestellt werden, zeigen jedoch, dass sich die beiden unterschiedlichen Blattarten in jeder der vielen Bergregionen getrennt und gleichzeitig entwickelt haben.

„Ich bin zu dem falschen Schluss gekommen, weil mir in den 1970er Jahren relevante genomische Daten fehlten“, sagte Donoghue.

Das Team fand heraus, dass sich in neun der elf untersuchten Regionen ein sehr ähnlicher Satz von Blatttypen entwickelte. An Orten, an denen der Schneeball erst kürzlich eingewandert ist, kann sich jedoch möglicherweise noch nicht die gesamte Blattart entwickeln. Zum Beispiel fehlen in den Bergen Boliviens die großen, haarigen Blattarten, die in anderen, feuchteren Gebieten mit wenig Sonnenlicht in den Nebelwäldern von Mexiko, Mittelamerika und Nordsüdamerika zu finden sind.

„Diese Pflanzen kamen vor weniger als einer Million Jahren nach Bolivien, also erwarten wir, dass sich die Form der großen, haarigen Blätter schließlich auch in Bolivien weiterentwickeln wird“, sagte Donoghue.

Viele Beispiele für repetitive Strahlung wurden bei Tieren gefunden, wie z. B. bei den Anolis-Eidechsen der Karibik. In diesem Fall hat sich dieselbe Gruppe von Körperformen oder „Ektomorphen“ unabhängig voneinander auf mehreren verschiedenen Inseln entwickelt. Anhand eines botanischen Beispiels werden Evolutionsbiologen nun versuchen, die allgemeinen Bedingungen herauszufinden, unter denen belastbare Vorhersagen über Evolutionsverläufe getroffen werden können.

„Diese jahrzehntelange gemeinsame Arbeit hat ein faszinierendes neues System zum Studium der evolutionären Anpassung offenbart“, sagte Erica Edwards, Professorin für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Yale University und Mitautorin der Forschung. „Nachdem wir dieses Muster etabliert haben, besteht unsere nächste Herausforderung darin, die funktionelle Bedeutung dieser Blattarten und die zugrunde liegende genetische Struktur, die ihr wiederkehrendes Auftreten ermöglicht, besser zu verstehen.“

Referenz: „Wiederholte Bestrahlung einer Pflanzenmasse entlang eines Nebelwaldarchipels“ von Michael J. Cacho, Morgan K. Moglin, Jordan R. Gardner, Nora M. Heffy, Matisse Castorina, Ali Segovia Rivas, Wendy L. Clement und Erica J. Edwards, 18. Juli 2022, Umwelt und Evolution der Natur.
DOI: 10.1038 / s41559-022-01823-x