Mød Lizard Mand, et krybdyr,-kærlig biolog håndteringen af nogle af de største spørgsmål i evolution

Morgenen den 17 oktober 1996 startede som sædvanlig for Jonathan Losos., Den evolutionære biolog iførte sig en bred hat og slathered på solcreme, derefter ledes med båd til flere unavngivne holme ud Great e .uma Island i Bahamas. Tre år tidligere, han og økolog David Spiller havde introduceret lokale firbenarter der for at lære, hvordan de ville konkurrere på et engang firbenløst sted. Parret tilbragte dagen snaring firben, bemærke deres nøjagtige placeringer, og gøre status over insekter, edderkopper, og vegetation. De var bekymrede for rapporter om en forestående orkan, men lokalbefolkningen syntes overbevist om, at det ville svinge og skåne øerne, som sædvanligt.,

ikke denne gang, dog. Den næste dag, Losos og Spiller hjulpet deres hotel ejeren bord op af deres stranden sommerhus på Great Exuma som Orkanen Lili bar ned på øen. Da vinden tog sig op og de første byger dumpede regn, de skurrede til en brandhærgede blok bygge op en bakke. Den aften blæste vinden af dele af taget og fældede palmer. En 4 meter stormflod oversvømmede gaderne, og 2 dage senere fandt de deres lejede motorbåd fast i et træ.

firbenene havde det endnu værre., Da Losos og Spiller endelig kom tilbage til deres mest udsatte studiepladser, øerne blev strippet næsten bare af børste, og alle firben var væk. Men tilbageslaget for Losos ‘ projekt var starten på et nyt kapitel i hans forskning om, hvordan dyrene tilpasser sig de varierede, foranderlige miljøer på øer i og omkring Caribien.

Da Lili, et halvt dusin andre orkaner har oversvømmet holme og fejet væk dyr flyttet der ved Losos, der er baseret på Washington University i St. Louis (WashU), og hans team., Men han og hans kolleger har udholdt, indsamlet data om, hvordan dyrene tilpasser sig rovdyr, stormskader og andre udfordringer—naturlige og dem, der er konstrueret af forskerne. En livslang reptil entusiast, Losos er drevet dels af hans passion for en gruppe af firben kaldet anoler, der trives i syd-og Mellemamerika og i hele Caribien.

han ser dem også som en mulighed. Næsten halvdelen af de 400 anolarter lever på øer, og deres forskellige livsstil, levesteder og historier har vist sig at være et middel til at udforske nogle af evolutionens største spørgsmål., “Jonathans øer er som gigantiske reagensglas, og han er den ultimative tinkerer,” siger Martha Mu .o., en evolutionær biolog ved Yale University.

Losos ‘ s forskning på anoles har vist, at udviklingen kan ske hurtigere, end de fleste forskere har antaget, og at der—i modsætning til hvad nogle førende tænkere har foreslået—det er ofte forudsigelige. Overfor lignende udfordringer Udvikler separate populationer ofte lignende løsninger. Undervejs har Losos mentoreret snesevis af unge forskere, og nogle bærer nu sit arbejde i nye retninger., “Ud over hans mange bidrag til marken har Jonathan også ændret videnskabens forløb ved blot at være den han er,” siger Mu .o., en tidligere studerende. “Han er bevis på, at succes er rigere og mere givende, når han ledsages af venlighed og ydmyghed.”

mærkeligt nok, 1950 ‘ erne TV-Sho.overlade det til Beaver startede Losos ned denne vej. Da 7-årige bæver bragte en kæledyrsalligator hjem, spurgte unge Losos sine forældre, om han også kunne få en. Hans mor var imod det, men hans far sagde, at han ville bede en familie ven, vicedirektøren for St. Louis Louisoo, om råd., En succesrig forretningsmand, senior Losos, elskede også dyr, tog sin familie på naturferier, sluttede sig til zoologisk have og finansierede endda acquisitionoos erhvervelse af en babyelefant fra Thailand, som han navngav Carolyn til ære for sin kone.

til alles overraskelse godkendte instruktøren hjerteligt og sagde, at det at have en alligator som barndomskæledyr var, hvordan han fik sin start i herpetologi. Så junior Losos fået flere baby kaimaner, som boede i en baby pool i kælderen om vinteren, og i en hest igennem i gården resten af året., Kun få gange flygtede dyrene og terroriserede naboerne. Losos arbejdede somre i zoologisk have indtil halvvejs gennem college, til sidst donere hans kaimaner til en dyrepasser. “Jonathan startede ud som et lille kid, kærlige natur, uendelige plage personale på hans lokale zoo, fange firben på familie ferier, og han har aldrig mistet den gnist,” siger Harry Greene, herpetologist emeritus ved Cornell University og Losos ‘ s graduate school-vejleder.,

Som en bachelor på Harvard University, Losos faldt under formynderskab af herpetologist Ernest Williams. Undertiden benævnt far til anolbiologi, Williamilliams havde erkendt, at anoler på forskellige caribiske øer udviklet sig uafhængigt., Men på hver ø havde han fundet et lignende sæt kropstyper eller”ecomorphs” —en specialiseret til at leve i børsten, en anden til at gribe kviste og stadig andre for livet højt i træerne. Disse paralleller antydede, at hvor omstændighederne var ens, evolution ville konvergere på det samme sæt træk og danne samfund med lignende sæt arter.lliams ‘ laboratorium havde allerede produceret flere førende evolutionære biologer, og Losos regnede med, at området for anolforskning blev for overfyldt. Men ingen andre arter fangede både hans interesse og var let at studere., “Jeg gennemgik et dusin mislykkede ph. d. – projekter,” minder han om. På et lavt punkt overvejede han alvorligt lovskolen, men hans far overbeviste ham om, at verden havde brug for herpetologer mere end advokater.

Losos indså til sidst, at anoler var perfekte til at anvende nye værktøjer i evolutionær biologi. Forskere var lige begyndt at bygge familietræer og spore evolution baseret på proteinvariationer blandt arter. For hans Ph. D. sammenlignede Losos proteiner i Caribiske anoler og verificerede, at ecilliams ‘ ecomorphs faktisk havde udviklet sig uafhængigt for at danne lignende samfund på forskellige øer., Denne indsigt alene—støtte til en ID.kaldet konvergent evolution—”var et virkelig vigtigt gennembrud,” siger Frank Burbrink, en herpetolog ved American Museum of Natural History.

i mellemtiden opfordrede andre forskere til mere strenghed i evolutionsstudier ved at kræve bevis for, at angiveligt adaptive træk virkelig giver en organisme en fordel. Så Losos begyndte at studere forskellige anol ecomorphs, med ben og toepads i forskellige størrelser (se grafik, nedenfor). I laboratoriet, han løb dem ned miniature racerbaner og vurderet, hvor godt de klamrede sig til glatte, lodrette overflader., Han fandt ud af, at firben, der boede tæt på jorden, tæt på rovdyr, havde længere ben, der gjorde dem hurtige, mens de, der boede højere i pensel og træer, havde større toepads til at holde sig til blade og glat bark. Ved at kombinere disse data med sine stamtræstudier fik han en klarere fornemmelse af firbenenes evolutionære historie. Han ” var virkelig en af de første mennesker, der flyttede feltet til at gøre evolution ved at integrere økologi og morfologi og få det større billede,” siger Burbrink.,

Evolution stempel på øen-bolig firben

Lignende løsninger Som anoles ankom på forskellige øer, deres valg af habitat—fra jorden til træet baldakin—formet løbet af deres udvikling. Firben, der lever i lignende levesteder på forskellige øer, udviklede uafhængigt lignende udseende og adfærd, i hvad forskere kalder konvergent evolution.Limb længde kører firben på racerbaner ogmesh-dækket stænger demonstreretat de længere lemmer af grundblæsere hjælpe dem outrunpredators., Kortere lemmer giver større stabilitet til at krydse små kviste og fungerer bedst for firben, der lever højt i vegetationen.ToepadsToepads er de forstørrede ender af cifrene på Ali .ards fod. Arter, der lever højt i skoven eller hvor orkaner er almindelige, har udviklet sig largertoepads for at hjælpe dem med at hænge på. Nogle anoler kanklemme lodret og endda hænge på hovedet.De .lap colorThe de .lap, en flap af hud under hagen af maleanoles, udfolder sig for at tiltrække kammerater og advare rivaler.Firben, der lever i skygge, har lysere dem tilhøjt kontrast, mens de, der hænger i solrige pletter, har mørkere.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnessHabitat brightness1 Canopy2 Twig3 Græs/bush4 Jorden/trunk1Toepad

Inspireret af forsøg, hvor forskere overvåget evolutionære ændringer i guppyer i Trinidad efter at flytte dem til forskellige strømme, Losos begyndte at spekulere på, om lignende undersøgelser kunne være gjort i Caribien anoles., Og han indså, at Thomas Schoener, en af protilliams protgg ,s, allerede havde lagt grunden. I 1980’erne, Thomas og Amy Schoener (de var engang gift) indført lokale firben, små lizardless øer i Bahamas for at undersøge, hvordan forskellige vegetation påvirket krybdyr’ evne til at trives.et årti senere gik Losos sammen med Thomas Schoener, da en berømt økolog ved University of California (UC), Davis, for at besøge disse sitesebsteder., I overensstemmelse med Williams og Losos ‘ s tidligere resultater, firben, der lever i stridt vegetation havde kortere ben og større toepads end deres forfædre, som levede i høj, bred træer. Disse tilpasninger gjorde det muligt for dem at klamre sig til små kviste, da de jagede insekter ned for at spise, og ændringerne havde kun taget nogle få generationer. “Evolution kan ske meget hurtigt, når det naturlige valg er meget stærkt,” siger Losos.

ideen er nu godt accepteret, men på det tidspunkt gik det imod den forankrede tro på, at evolution var en langsom proces., “Dette er en af de få ting, som Dar .in fik forkert,” siger Losos. Han besluttede at gøre anoles sit livs arbejde.

han måtte snart regne med orkaner. Losos og Spiller, nu pensioneret fra UC Davis, havde valgt holmene fra Great e .uma for at undersøge virkningerne af konkurrence. På nogle introducerede de to lokale arter, de grønne og brune anoler, og på andre, kun en enkelt art. I de første 3 år bemærkede de, at på øer med begge slags kørte de brune firben de grønne anoler højere ind i buskene, hvor de kæmpede., Det var da Lili ramte og ødelagde eksperimentet, før de kunne se, om de grønne anoler ville uddø.

“Det ville have været så nemt, jeg er sikker på, at pakke det hele ind og give op,” siger Luke Harmon, en af Losos ‘ s tidligere studerende, og nu er en evolutionær biolog ved University of Idaho. I stedet brugte Losos og Spiller katastrofen til deres fordel. De dokumenterede Lili ‘ s store, men også ujævn, indvirkning. Øer sydvest for Great e .uma følte hovedparten af stormfloden og var blottet for firben og vegetation. Livet der skulle starte forfra., På øer mod nord, vind og regn knækkede kviste og rev blade af, men et par firben blev tilbage, rapporterede de i den første af flere papirer om orkaner.

arbejdet udfordrede en udbredt antagelse om, at ekstreme begivenheder som orkaner ikke driver evolution, fordi de er sjældne og har tilfældige, uforudsigelige virkninger på planter og dyr. Losos-gruppen opdagede i stedet, at storme kan være agenter for naturlig udvælgelse.,

For eksempel i 2017 Losos er postdoc Colin Donihue; funktionelle morphologist Anthony Herrel, nu med det franske nationale forskningsinstitut CNRS på National Museum of Natural History; og kolleger besøgte to cays i Turks-og Caicosøerne til at måle kroppens proportioner anoles, der bor der. Fire dage efter at de forlod, ramte to næsten back-to-back orkaner området med vind på mere end 200 kilometer i timen., Når holdet vendte tilbage et par uger senere, og ommåles firben, fandt de, at de efterladte havde en tendens til at have større toepads, længere forlemmer, og kortere hindlimbs.tilbage i laboratoriet testede forskerne, hvordan disse træk påvirker firbenes evne til at holde fast på en aborre. I en stærk vind hænger anoler med forbenene, men de mister deres greb med bagbenene. Forskerne fandt, at de med længere bagben (og mere overfladeareal for vinden at fange) blev blæst af deres aborre på en polstret overflade lettere., Omvendt hang dyr med kortere bagben og større toepads på. Orkanerne havde tilsyneladende valgt disse træk, rapporterede holdet i 2018. Det følgende år fandt de, at afkom fra de overlevende også havde store toepads, hvilket antydede, at tilpasningen var genetisk og ikke kun en reaktion på at holde fast.

holdet har siden målt toepad størrelse i 188 firben arter i hele Caribien. Flere orkaner en ø, der har oplevet, jo større toepads firben, der lever der, de rapporterede den 27. April i Proceedings of the National Academy of Sciences., Orkaner synes at have haft en langsigtet evolutionær effekt.

Losos havde været professor ved Washashu i 13 år, da Harvard kom til at ringe i 2005 og forsøgte at rekruttere ham til sin evolutionære biologi afdeling. En St. Louis indfødte og en hardcore St. Louis Cardinals baseball fan, han tøvede. Han gjorde endda en årelang sabbatår på Harvard før endelig accepterer, i vid udstrækning, fordi stillingen omfattede en kurator på Harvard Museum of Comparative .oology. “Det var den eneste ting, St. Louis ikke havde,” husker han.,

der fortsatte han med at bygge videre på et ry for at være en venlig, entusiastisk mentor. “Jeg har set ham give gymnasieelever den samme opmærksomhed og respekt, som han giver sine nærmeste kolleger,” siger Melissa Kemp, en tidligere postdoc nu ved University of Te .as, Austin. “Han ser ud til altid at være fokuseret på sit arbejde, men han har også en finurlig følelse af sjov på samme tid,” siger Michele Johnson, en tidligere studerende og en evolutionær biolog ved Trinity University., Losos sports-et ur med en anole han fotograferet som sit ansigt og er ikke over forelæsninger bachelorer, mens klædt som en platypus—en af hans foretrukne dyr siden barndommen.

disse træk og en fast tro på, at “der ikke er nogen One-si .e-fits-all med hensyn til, hvordan man interagerer med og mentor studerende” har hjulpet Losos lancere karriere 59 kandidatstuderende og postdocs. De omfatter mindst otte sorte, Latino, og indianske lærde, i et felt, der mangler mangfoldighed. (Selvom 3% af amerikanske biologer er afroamerikanske eller sorte, for eksempel kun 0.,3% af evolutionære biologer er.Ambika Kamath, nu en postdoktor ved UC Berkeley, siger, at Losos støttede hende fuldstændigt, da hendes studier udfordrede den langvarige ID.om, at mandlige firben holder territorier for at korralere deres kammerater. Hun argumenterede i stedet for, at kvinder bevæger sig rundt og spiller en rolle i mate valg. “Det ville have været meget sværere for mig at gøre det arbejde uden hans spænding,” husker hun. Losos arbejdede hårdt med hende for at få papiret helt rigtigt og var ivrig efter at være medforfatter., “Ellers ville det bare have været arbejdet for denne unge brune kvinde, der let kunne have været afskediget som en vred feminist.”

Kamath og andre studerende roser Losos for at skubbe dem intellektuelt uden at undergrave deres tillid. Harmon vittigheder, at Losos aldrig ville afvise en id.fra sine studerende, uanset hvor skør. I stedet, han ville bare pause og sige ” interessant.””Til sidst fandt jeg ud af, at jeg måske skulle tænke tingene igennem lidt mere, hvis Jonathan troede, at de var ‘interessante’,” siger Harmon.,losos og hans team tester fortsat deres ideer om økologi og evolution på caribiske øer. I et nyligt projekt testede Robert Pringle, nu ved Princeton University, og Losos et nøgleprincip inden for økologi—at introduktion af en top rovdyr har en tendens til at øge biodiversiteten. Forskerne tilføjede en rovende jordboende firben til øer med brune og grønne anoler. For at undslippe denne nye trussel begyndte de brune anoler at hænge højere ud i løvet, fortrænge de grønne anoler, der normalt boede der og køre dem mod udryddelse., I modsætning til konventionel visdom, rovdyret syntes at skubbe øerne mod lavere biodiversitet, rapporterede de om 5 juni i Nature.

en Anden nylig undersøgelse, ledet af en af Losos tidligere postdocs, undersøgte virkningerne af en invasiv anole arter på Dominica. Indtil for 20 år siden var øen hjemsted for en enkelt anolart. Derefter introducerede en tømmerforsendelse en anden art, der gradvist spreder sig. For at studere, hvordan de indfødte og invaderende arter interagerer, brugte adfærdsøkolog Claire Dufour, nu ved University of Montpellier, robotøgler som stand-ins for invaderen., Robotterne gjorde pushups og udvidede en klap af falsk hud under hagen, efterligner de aggressive skærme af ægte firben. Som svar, indfødte firben bekendt med angriberne postured mere aggressivt, tyder angriberne tvinger de indfødte til at forbruge mere energi forsvare deres territorium, gruppen rapporterede om 27 marts i Journal of Animal Ecology. “Vores største konklusion er, at arten konkurrerer og har negative konsekvenser for hinanden,” siger Losos.

selv når hans gruppe fortsætter med at kæmpe ud papirer, vurderer Losos, hvad han har lært hidtil., I sin bog Usandsynlig Skæbner: Skæbne, Tilfældighed, og den Fremtidige Udvikling, udgivet i 2017, han udfordrede en stor påstand af en af feltets store tænkere, Stephen Jay Gould, Harvard palæontolog, som hævdede, at tilfældigheder spiller en stor rolle i fastlæggelsen af naturen er naturligvis, at udviklingen ville aldrig tage den samme vej to gange. Anoles tilbyde beviser for det modsatte, Losos skrev: i lignende levesteder, de har gentagne gange udviklet lignende kropsformer, størrelser, og adfærd. Bogen blev skrevet til offentligheden, men det gjorde indtryk selv på hans jævnaldrende., “Jeg har studeret udviklingen i 30-plus år, og denne bog fik mig til at genoverveje nogle ting, jeg troede, jeg vidste om biologi og evolution,” siger Christopher Austin, en evolutionær biolog og herpetology museumsinspektør på Louisiana State University Museum of Natural Science.

Losos venstre Harvard i 2018, lokket af et nyt job på WashU og udsigten til at vende tilbage til sin hjemby, og hans katte, og hans kone, der har en succesfuld ejendomsmægler karriere og ikke følge ham til Massachusetts., Han leder nu Living Earth Collaborative, et biodiversitetsforskningsinitiativ, der forener eksperter i Missouri Botanical Garden, St. Louis .oo og Washashu. Han arbejder på en bog om evolution i huskatten, en anden af hans yndlingsarter.

og han undgår stadig orkaner. Losos og kolleger har forsøgt at vurdere de langsigtede evolutionære virkninger af rovdyr, de har introduceret til nogle øer på Bahamas. “Jeg ved ikke, om vi nogensinde kommer dertil,” siger han. Hvert par år kommer en orkan igennem og blæser de udviklende firben væk.

---