Treffen Eidechse Mann, ein Reptilien-lieben-Biologe für die Bewältigung einiger der größten Fragen in der evolution
Am morgen des 17. Oktober 1996 begann, wie gewohnt, für Jonathan Losos., Der Evolutionsbiologe zog einen breiten Hut und schräg auf Sonnencreme, dann mit dem Boot zu mehreren unbenannten Inseln vor Great Exuma Island auf den Bahamas geleitet. Drei Jahre zuvor hatten er und der Ökologe David Spiller dort lokale Eidechsenarten eingeführt, um zu erfahren, wie sie an einem einst eidechsenlosen Ort konkurrieren würden. Das Paar verbrachte den Tag damit, Eidechsen zu fangen, ihre genauen Standorte zu notieren und eine Bestandsaufnahme der Insekten, Spinnen und Vegetation zu machen. Sie waren besorgt über Berichte über einen bevorstehenden Hurrikan, aber die Einheimischen schienen zuversichtlich, dass es wie üblich die Inseln verlassen und verschonen würde.,
Diesmal jedoch nicht. Am nächsten Tag halfen Losos und Spiller ihrem Hotelbesitzer, die Fenster ihres Strandhauses auf Great Exuma zu besteigen, als Hurrikan Lili auf der Insel landete. Als der Wind aufhob und die ersten Squalls Regen abwarfen, Sie eilten zu einem Schlackenblock, der einen Hügel hinaufbaute. In dieser Nacht blies der Wind Teile des Daches ab und fällte Palmen. Eine 4-Meter-Sturmflut überflutete die Straßen und 2 Tage später fanden sie ihr gemietetes Motorboot in einem Baum stecken.
Die Eidechsen hatten es noch schlimmer., Als Losos und Spiller es schließlich wieder zu ihren am stärksten exponierten Studienorten schafften, wurden die Inseln fast kahl gestreift und alle Eidechsen waren weg. Der Rückschlag für Losos ‚ Projekt war jedoch der Beginn eines neuen Kapitels in seiner Forschung darüber, wie sich die Tiere an die vielfältigen, veränderlichen Umgebungen auf Inseln in und um die Karibik anpassen.
Seit Lili haben ein halbes Dutzend andere Hurrikane Inseln überschwemmt und Tiere weggefegt, die von Losos, der an der Washington University in St. Louis (WashU) ansässig ist, und seinem Team dorthin verlegt wurden., Aber er und seine Kollegen haben durchgehalten und Daten darüber gesammelt, wie sich die Tiere an Raubtiere, Sturmschäden und andere Herausforderungen anpassen—natürlich und von den Forschern erfunden. Losos ist ein lebenslanger Reptilienliebhaber und wird teilweise von seiner Leidenschaft für eine Gruppe von Eidechsen namens Anoles getrieben, die in Süd-und Mittelamerika sowie in der gesamten Karibik gedeihen.
Er sieht sie auch als Chance. Fast die Hälfte der 400 Anole-Arten lebt auf Inseln, und ihre unterschiedlichen Lebensstile, Lebensräume und Geschichten haben sich als Vehikel für die Erforschung einiger der größten Fragen der Evolution erwiesen., „Jonathans Inseln sind wie riesige Reagenzgläser und er ist der ultimative Tüftler“, sagt Martha Muñoz, Evolutionsbiologin an der Yale University.
Diese südamerikanische Eidechse namens Pinocchio anole (Anolis proboscis) ist einer der Favoriten von Jonathan Losos und galt einst als ausgestorben.,
LUCAS BUSTAMANTE
Die Forschung von Losos zu Anoles hat gezeigt, dass Evolution schneller geschehen kann, als die meisten Wissenschaftler angenommen hatten, und dass sie—im Gegensatz zu dem, was einige führende Denker vorgeschlagen haben—oft vorhersehbar ist. Angesichts ähnlicher Herausforderungen entwickeln getrennte Bevölkerungsgruppen oft ähnliche Lösungen. Auf dem Weg dorthin hat Losos Dutzende junger Wissenschaftler betreut,und einige tragen jetzt seine Arbeit in neue Richtungen., „Über seine vielen Beiträge hinaus hat Jonathan auch den Kurs der Wissenschaft verändert, indem er einfach so war, wie er ist“, sagt Muñoz, ein ehemaliger Student. „Er ist ein Beweis dafür, dass Erfolg reicher und lohnender ist, wenn er von Freundlichkeit und Demut begleitet wird.“Das ist eine tolle Sache“, freute sich der TV-Moderator. Als der 7-jährige Biber einen Haustieralligator mit nach Hause brachte, fragte der junge Losos seine Eltern, ob auch er einen bekommen könne. Seine Mutter war dagegen, aber sein Vater sagte, er würde einen Freund der Familie, den stellvertretenden Direktor des St. Louis Zoo, um Rat fragen., Als erfolgreicher Geschäftsmann liebte der Senior Losos auch Tiere, nahm seine Familie mit in den Natururlaub, trat dem Vorstand des Zoos bei und finanzierte sogar den Erwerb eines Elefantenbabys aus Thailand durch den Zoo, das er Carolyn zu Ehren seiner Frau nannte.
Zu jedermanns Überraschung stimmte der Regisseur herzlich zu und sagte, dass er mit einem Alligator als Kindheitstier seinen Anfang in der Herpetologie gemacht habe. So erwarb der Junior Losos mehrere Baby-Kaimane, die im Winter in einem Babybecken im Keller und den Rest des Jahres in einem Pferdetrog im Hof lebten., Nur wenige Male flüchteten die Tiere und terrorisierten die Nachbarn. Losos arbeitete Sommer im Zoo bis zum College, Schließlich spendete er seine Kaimane an einen Zookeeper. „Jonathan hat als kleines Kind angefangen, die Natur zu lieben, die Mitarbeiter in seinem örtlichen Zoo endlos zu belästigen, Eidechsen im Familienurlaub zu fangen, und er hat diesen Funken nie verloren“, sagt Harry Greene, emeritierter Herpetologe an der Cornell University und Berater der Losos Graduate School.,
Mit 12 fing Jonathan Losos eine grüne Anole, eine der Arten, die sein Lebenswerk werden würden.
MIT freundlicher Genehmigung VON JONATHAN LOSOS
Als Student an der Harvard University fiel Losos unter die Anleitung des Herpetologen Ernest Williams. Williams, manchmal auch als Vater der Anole-Biologie bezeichnet, hatte erkannt, dass sich Anoles auf verschiedenen karibischen Inseln unabhängig voneinander entwickelten., Doch auf jeder Insel hatte er eine ähnliche Reihe von Körpertypen oder „Ecomorphen“gefunden—eine spezialisierte sich auf das Leben in der Bürste, eine andere auf das Greifen von Zweigen und wieder andere auf das Leben hoch in den Bäumen. Diese Parallelen deuteten darauf hin, dass die Evolution bei ähnlichen Umständen auf denselben Merkmalen zusammenlaufen und Gemeinschaften mit ähnlichen Arten bilden würde.
Williams ‚ Labor hatte bereits mehrere führende Evolutionsbiologen hervorgebracht, und Losos dachte, das Feld der Anolenforschung werde zu voll. Aber keine andere Spezies hat sein Interesse geweckt und war leicht zu studieren., „Ich habe ein Dutzend gescheiterte Projekte durchgemacht“, erinnert er sich. An einem Tiefpunkt dachte er ernsthaft über die juristische Fakultät nach, aber sein Vater überzeugte ihn, dass die Welt Herpetologen mehr brauchte als Anwälte.
Losos erkannte schließlich, dass Anoles perfekt für die Anwendung neuer Werkzeuge in der Evolutionsbiologie waren. Die Forscher begannen gerade, Stammbäume zu bauen und die Evolution basierend auf Proteinvariationen zwischen den Arten zu verfolgen. Für seinen Ph. D. verglich Losos Proteine in karibischen Anolen und verifizierte, dass Williams ‚ Ecomorphe sich tatsächlich unabhängig voneinander entwickelt hatten, um ähnliche Gemeinschaften auf verschiedenen Inseln zu bilden., Diese Einsicht allein-Unterstützung für eine Idee namens Convergent Evolution—“war ein wirklich wichtiger Durchbruch“, sagt Frank Burbrink, Herpetologe am American Museum of Natural History.
In der Zwischenzeit forderten andere Forscher mehr Strenge in Evolutionsstudien, indem sie Beweise verlangten, dass vermeintlich adaptive Merkmale einem Organismus wirklich einen Vorteil verschaffen. So begann Losos, verschiedene Anole-Ecomorphe mit Beinen und Kröten unterschiedlicher Größe zu studieren (siehe Grafik unten). Im Labor ließ er sie auf Miniaturrennstrecken laufen und bewertete, wie gut sie sich an glatten, vertikalen Oberflächen festhielten., Er fand heraus, dass Eidechsen, die in Bodennähe in der Nähe von Raubtieren lebten, längere Beine hatten, die sie schnell machten, während diejenigen, die höher in Bäumen und Bäumen lebten, größere Kröten hatten, um an Blättern und glatter Rinde zu haften. Durch die Kombination dieser Daten mit seinen Stammbaumstudien bekam er ein klareres Gefühl für die Evolutionsgeschichte der Eidechsen. Er „war wirklich einer der ersten Menschen, die das Feld in die Evolution brachten, indem sie Ökologie und Morphologie integrierten und das größere Bild erhielten“, sagt Burbrink.,
Evolution ‚ s stamp on island-dwelling lizards
Auf Inseln in und um die Karibik, 173 arten von anole eidechsen Gesicht eine reihe von verschiedenen umgebungen, Raubtiere, und Konkurrenten, zusammen mit periodischen Stürmen. Das Ergebnis ist ein Evolutionslabor, in dem Wissenschaftler die Geschwindigkeit und den Verlauf der Anpassung verfolgen konnten.,
Inspiriert durch Experimente, in denen Forscher überwachten evolutionären Veränderungen in der Guppys von Trinidad nach seinem Umzug auf die verschiedenen streams, Losos begann mich zu Fragen, ob ähnliche Studien durchgeführt werden konnte in Caribbean Anolis., Und er erkannte, dass Thomas Schoener, einer von Williams ‚ Schützlingen, bereits die Grundlagen gelegt hatte. In den 1980er Jahren führten Thomas und Amy Schoener (sie waren einmal verheiratet) lokale Eidechsen auf winzige eidechsenlose Inseln auf den Bahamas ein, um zu untersuchen, wie unterschiedliche Vegetation die Fähigkeit der Reptilien zum Gedeihen beeinflusste.
Ein Jahrzehnt später hat sich Losos mit Thomas Schoener, einem renommierten Ökologen an der University of California (UC), Davis, zusammengetan, um diese Standorte erneut zu besuchen., Im Einklang mit den früheren Erkenntnissen von Williams und Losos hatten Eidechsen, die in strauchiger Vegetation lebten, kürzere Beine und größere Kröten als ihre Vorfahren, die in hohen, breiten Bäumen gelebt hatten. Diese Anpassungen ermöglichten es ihnen, sich an winzige Zweige zu klammern, während sie Insekten jagten, um sie zu fressen, und die Veränderungen hatten nur wenige Generationen gedauert. „Evolution kann sehr schnell passieren, wenn die natürliche Selektion sehr stark ist“, sagt Losos.
Die Idee ist jetzt gut angenommen, aber zu der Zeit ging es gegen den fest verankerten Glauben, dass die Evolution ein langsamer Prozess war., „Dies ist eines der wenigen Dinge, die Darwin falsch gemacht hat“, sagt Losos. Er beschloss, ein Bild seines Lebenswerks zu machen.
Er musste bald mit Hurrikanen rechnen. Losos und Spiller, jetzt im Ruhestand von UC Davis, hatte die Inseln vor Great Exuma gewählt, um die Auswirkungen des Wettbewerbs zu studieren. Bei einigen führten sie zwei lokale Arten ein, die grünen und braunen Anolen, und bei anderen nur eine einzige Art. In den ersten 3 Jahren bemerkten sie, dass auf Inseln mit beiden Arten die braunen Eidechsen die grünen Anolen höher in die Büsche trieb, wo sie kämpften., Dann traf Lili und zerstörte das Experiment, bevor sie sehen konnten, ob die grünen Anolen aussterben würden.
„Es wäre sicher so einfach gewesen, alles einzupacken und aufzugeben“, sagt Luke Harmon, einer der ehemaligen Studenten von Losos und jetzt Evolutionsbiologe an der Universität von Idaho. Stattdessen nutzten Losos und Spiller die Katastrophe zu ihrem Vorteil. Sie dokumentierten Lilis großartige, aber auch lückenhafte Wirkung. Inseln südwestlich von Great Exuma spürten die Hauptlast der Sturmflut und waren frei von Eidechsen und Vegetation. Das Leben dort müsste von vorne beginnen., Auf Inseln im Norden schnappten Wind und Regen Zweige und rissen Blätter ab, aber ein paar Eidechsen blieben übrig, berichteten sie in der ersten von mehreren Zeitungen über Hurrikane.
Die Arbeit stellte eine weit verbreitete Annahme in Frage, dass extreme Ereignisse wie Hurrikane die Evolution nicht vorantreiben, da sie selten sind und zufällige, unvorhersehbare Auswirkungen auf Pflanzen und Tiere haben. Die Losos-Gruppe entdeckte stattdessen, dass Stürme Mittel der natürlichen Selektion sein können.,
Jonathan Losos (vorne rechts) hat sich mit einer Herpetologieklasse der Harvard University in Costa Rica einen Namen als Mentor und Forscher gemacht.,
MIT FREUNDLICHER Genehmigung VON JONATHAN LOSOS
Zum Beispiel im Jahr 2017 Colin Donihue, Postdoc von Losos; Funktionsmorphologe Anthony Herrel, jetzt bei der französischen nationalen Forschungsagentur CNRS am National Museum of Natural History; und Kollegen besuchten zwei Kays in den Turks – und Caicos-Inseln, um die Körperproportionen der dort lebenden Anolen zu messen. Vier Tage nach ihrer Abreise trafen zwei Fast Rücken-an-Rücken-Hurrikane das Gebiet mit Winden von mehr als 200 Stundenkilometern., Als das Team einige Wochen später zurückkehrte und die Eidechsen neu maß, stellten sie fest, dass die Überlebenden tendenziell größere Kröten, längere Vorderbeine und kürzere Hinterbeine hatten.
Zurück im Labor testeten die Forscher, wie sich diese Eigenschaften auf die Fähigkeit der Eidechsen auswirken, sich an einem Barsch festzuhalten. Bei starkem Wind hängen Anolen mit ihren Vorderbeinen, aber sie verlieren ihren Halt mit den Hinterbeinen. Beim Ankurbeln eines Luftgebläses stellten die Forscher fest, dass diejenigen mit längeren Hinterbeinen (und mehr Oberfläche, die der Wind fangen kann) leichter von ihren Sitzstangen auf eine gepolsterte Oberfläche geblasen wurden., Umgekehrt hingen Tiere mit kürzeren Hinterbeinen und größeren Kröten an. Die Hurrikane hatten offenbar für diese Eigenschaften ausgewählt, berichtete das Team in 2018. Im folgenden Jahr stellten sie fest, dass die Nachkommen der Überlebenden auch große Kröten hatten, was darauf hindeutet, dass die Anpassung genetisch bedingt war und nicht nur eine Reaktion darauf, sich festzuhalten.
Seitdem hat das Team die Größe von 188 Eidechsenarten in der Karibik gemessen. Je mehr Hurrikane eine Insel erlebt hat, desto größer sind die Kröten der dort lebenden Eidechsen, berichteten sie am 27 April in den Proceedings der National Academy of Sciences., Hurrikane scheinen eine langfristige evolutionäre Wirkung gehabt zu haben.
Losos war 13 Jahre lang Professor an der WashU, als Harvard 2005 anrief und versuchte, ihn in seine Abteilung für Evolutionsbiologie zu rekrutieren. A St. Louis native und ein hardcore-St. Louis Cardinals baseball-fan, zögerte er. Er machte sogar ein einjähriges Sabbatical in Harvard, bevor er schließlich akzeptierte, zum großen Teil, weil die Position eine Kuratorschaft am Harvard Museum of Comparative Zoology beinhaltete. „Das war das einzige, was St. Louis nicht hatte“, erinnert er sich.,
Dort baute er sich weiterhin den Ruf auf, ein freundlicher, begeisterter Mentor zu sein. „Ich habe gesehen, wie er Schülern die gleiche Aufmerksamkeit und den gleichen Respekt schenkt, den er seinen engsten Kollegen schenkt“, sagt Melissa Kemp, eine ehemalige Postdoc-Studentin an der University of Texas in Austin. „Er scheint sich immer auf seine Arbeit zu konzentrieren, aber er hat auch einen skurrilen Sinn für Spaß“, sagt Michele Johnson, ein ehemaliger Student und Evolutionsbiologe an der Trinity University., Losos trägt eine Uhr mit einer Anole, die er als Gesicht fotografiert hat, und ist nicht über dem Unterrichten von Studenten, während er als Schnabeltier verkleidet ist—eines seiner Lieblingstiere seit seiner Kindheit.
Diese Eigenschaften und die feste Überzeugung, dass „es keine einheitliche Größe in Bezug auf die Interaktion mit und den Mentor von Studenten gibt“, haben Losos geholfen, die Karriere von 59 Doktoranden und Postdocs zu starten. Sie umfassen mindestens acht schwarze, Latino-und indianische Gelehrte in einem Bereich, in dem es an Vielfalt mangelt. (Obwohl 3% der US-Biologen Afroamerikaner oder Schwarz sind, zum Beispiel nur 0.,3% der Evolutionsbiologen sind.)
Ambika Kamath, jetzt Postdoktorandin an der UC Berkeley, sagt, Losos habe sie vollständig unterstützt, als ihr Studium die lang gehegte Idee in Frage stellte, dass männliche Eidechsen Territorien halten, um ihre Freunde zu korrelieren. Sie argumentierte stattdessen, dass Frauen sich bewegen und eine Rolle bei der Partnerwahl spielen. „Es wäre viel schwieriger für mich gewesen, diese Arbeit ohne seine Aufregung zu machen“, erinnert sie sich. Losos arbeitete hart mit ihr, um das Papier genau richtig und war bestrebt, ein Co-Autor zu sein., „Sonst wäre es nur die Arbeit dieser jungen braunen Frau gewesen, die leicht als wütende Feministin entlassen werden konnte.“
Kamath und andere Studenten loben Losos dafür, dass sie intellektuell vorangetrieben werden, ohne ihr Vertrauen zu untergraben. Harmon scherzt, dass Losos niemals eine Idee von seinen Schülern ablehnen würde, egal wie verrückt. Stattdessen würde er einfach innehalten und „interessant“ sagen.“Schließlich fand ich heraus, dass vielleicht sollte ich die Dinge durch ein bisschen mehr denken, wenn Jonathan dachte, dass sie ‚interessant ‚ waren“, sagt Harmon.,
Losos und sein Team testen ihre Ideen über Ökologie und Evolution auf karibischen Inseln. In einem kürzlich durchgeführten Projekt haben Robert Pringle, jetzt an der Princeton University, und Losos ein Schlüsselprinzip in der Ökologie getestet-dass die Einführung eines Top-Raubtiers dazu neigt, die Biodiversität zu erhöhen. Die Forscher fügten Inseln mit braunen und grünen Anolen eine räuberische bodenbewohnende Eidechse hinzu. Um dieser neuen Bedrohung zu entkommen, begannen die braunen Anolen höher im Laub zu hängen, verdrängten die grünen Anolen, die normalerweise dort lebten, und trieben sie zum Aussterben., Entgegen der herkömmlichen Weisheit schien das Raubtier die Inseln in Richtung einer geringeren Artenvielfalt zu drängen, berichteten sie am 5. Juni in Nature.
In Videobildern aus einer Laborsimulation eines Hurrikans löst der Wind zuerst die Hinterbeine einer Eidechse aus und bläst sie dann nach außen, bis das Tier vollständig den Halt verliert.,
Colin Donihue
Eine weitere aktuelle Studie, die von einem der ehemaligen Postdocs von Losos geleitet wurde, untersuchte die Auswirkungen einer invasiven Anolenart auf Dominica. Bis vor 20 Jahren war die Insel die Heimat einer einzigen anole Arten. Dann führte ein Holztransporter eine zweite Art ein, die sich allmählich ausbreitet. Um zu untersuchen, wie die einheimischen und eindringenden Arten interagieren, verwendete die Verhaltensökologin Claire Dufour, jetzt an der Universität von Montpellier, Robotereidechsen als Stand-Ins für den Eindringling., Die Roboter machten Liegestütze und streckten einen Lappen mit falscher Haut unter dem Kinn aus, um die aggressiven Displays echter Eidechsen nachzuahmen. Als Reaktion darauf hielten einheimische Eidechsen, die mit den Eindringlingen vertraut waren, aggressiver, was darauf hindeutet, dass die Eindringlinge die Eingeborenen zwingen, mehr Energie für die Verteidigung ihres Territoriums aufzuwenden, berichtete die Gruppe am 27 March im Journal of Animal Ecology. „Unsere größte Schlussfolgerung ist, dass die Arten konkurrieren und negative Folgen füreinander haben“, sagt Losos.
Auch wenn seine Gruppe weiterhin Papiere produziert, bewertet Losos, was er bisher gelernt hat., In seinem 2017 erschienenen Buch Unwahrscheinliche Schicksale: Schicksal, Zufall und die Zukunft der Evolution forderte er einen der großen Denker des Feldes, Stephen Jay Gould, heraus, den Harvard-Paläontologen, der argumentierte, dass der Zufall eine so große Rolle bei der Bestimmung des Kurses der Natur spielt, dass die Evolution niemals zweimal denselben Weg einschlagen würde. Anolen bieten Beweise für das Gegenteil, Losos schrieb: In ähnlichen Lebensräumen, sie haben wiederholt ähnliche Körperformen entwickelt, Größen, und Verhalten. Das Buch wurde für die breite Öffentlichkeit geschrieben, machte aber auch bei Gleichaltrigen Eindruck., „Ich studiere Evolution seit über 30 Jahren und dieses Buch hat mich dazu gebracht, einige Dinge zu überdenken, von denen ich dachte, ich wüsste etwas über Biologie und Evolution“, sagt Christopher Austin, Evolutionsbiologe und Herpetologiekurator am Louisiana State University Museum of Natural Science.
Losos verließ Harvard im Jahr 2018, gelockt von einem neuen Job bei WashU und der Aussicht, in seine Heimatstadt zurückzukehren, seine Katzen und seine Frau, die eine erfolgreiche Immobilienkarriere hat und ihm nicht nach Massachusetts folgte., Er leitet jetzt die Living Earth Collaborative, eine Biodiversitätsforschungsinitiative, die Experten des Missouri Botanical Garden, des St. Louis Zoo und WashU vereint. Er arbeitet an einem Buch über die Evolution in der Hauskatze, einer anderen seiner Lieblingsarten.
Und er ist immer noch Ausweichen Hurrikane. Losos und Kollegen haben versucht, die langfristigen evolutionären Auswirkungen von räuberischen Eidechsen zu bewerten, die sie auf einigen Inseln auf den Bahamas eingeführt haben. „Ich weiß nicht, ob wir jemals dorthin kommen werden“, sagt er. Alle paar Jahre kommt ein Hurrikan durch und bläst die sich entwickelnden Eidechsen weg.