Meet Lizard Man, hüllőszerető biológus kezelése néhány legnagyobb kérdés az evolúció

1996.október 17-i reggel a szokásos módon kezdődött Jonathan lososos számára., Az evolúciós biológus egy széles kalapot vett fel, amelyet napvédőre vetettek, majd hajóval vezette a Bahama-szigetek Nagy Exuma-szigetének több meg nem nevezett szigetét. Három évvel korábban David Spiller ökológussal helyi gyíkfajokat vezetett be, hogy megtanulják, hogyan versenyeznének egy egyszer gyíkmentes helyen. A pár egész nap gyíkokat rágcsált, pontos helyüket megjegyezve, valamint a rovarokat, pókokat és a növényzetet számba véve. Aggódtak a közelgő hurrikánról szóló hírek miatt, de a helyiek bizakodtak abban, hogy a szokásos módon elkerüli és megkíméli a szigeteket.,

ezúttal azonban nem. Másnap Losos és Spiller segítették a szállodatulajdonosukat felszállni a Great Exuma tengerparti házuk ablakaira, miközben a Lili hurrikán elsüllyedt a szigeten. Ahogy a szél felszállt, és az első squalls dömpingelt eső, ők sietett egy salak blokk épület egy dombon. Azon az éjszakán a szél lefújta a tető egyes részeit és kivágta a pálmafákat. Egy 4 méteres vihar árasztotta el az utcákat,majd 2 nappal később megtalálták bérelt motorcsónakjukat egy fán.

a gyíkoknak még rosszabb volt., Amikor Lososos és Spiller végre visszatértek a leginkább kitett tanulmányhelyeikre, a szigeteket szinte teljesen levetkőztették, és a gyíkok eltűntek. A lososos projektjének visszaesése azonban egy új fejezet kezdete volt annak kutatásában, hogy az állatok hogyan alkalmazkodnak a Karib-térség szigeteinek változatos, változtatható környezetéhez.

Lili óta fél tucat másik hurrikán elárasztotta a szigeteket, és elsodorta az ott települt állatokat a St. Louis-i Washington Egyetemen (WashU) székelő Lososos és csapata., De ő és kollégái kitartottak, adatokat gyűjtve arról, hogy az állatok hogyan alkalmazkodnak a ragadozókhoz, a viharkárokhoz és más kihívásokhoz—természetes és a kutatók által kitalált kihívásokhoz. Az egész életen át tartó hüllő-rajongót, Losost részben az anoles nevű gyíkok iránti szenvedélye hajtja, amely dél-és Közép-Amerikában, valamint a Karib-térségben virágzik.

lehetőségként is tekint rájuk. A 400 anole faj közel fele szigeteken él, változatos életmódjuk, élőhelyeik és történeteik az evolúció néhány legnagyobb kérdésének feltárására szolgálnak., “Jonathan szigetei olyanok, mint az Óriás kémcsövek, és ő a végső bütykölő” – mondja Martha Muñoz, a Yale Egyetem Evolúciós biológusa.

Lososos anoles kutatásai kimutatták, hogy az evolúció gyorsabban történhet, mint a legtöbb tudós feltételezte, és ez—ellentétben azzal, amit néhány vezető gondolkodó javasolt—gyakran kiszámítható. Hasonló kihívásokkal szembesülve az egyes populációk gyakran hasonló megoldásokat fejlesztenek ki. Útközben lososos több tucat fiatal tudóst mentorált, és néhányan most új irányokba viszik a munkáját., “Jonathan a terepen való sok hozzájárulásán túl egyszerűen megváltoztatta a tudomány menetét azáltal, hogy ő az, aki” – mondja Muñoz, egy korábbi hallgató. “Bizonyítja, hogy a siker gazdagabb és kifizetődőbb, ha kedvesség és alázat kíséri.”

furcsa módon, az 1950-es évek tévéműsora hagyja, hogy Beaver kezdte Lososos ezen az úton. Amikor a 7 éves Hód hozott haza egy kisállat aligátort, a fiatal Lososos megkérdezte a szüleit, hogy ő is kaphat-e egyet. Az anyja ellenezte, de apja azt mondta, hogy tanácsot kér egy családi baráttól, a St. Louis Állatkert igazgatóhelyettesétől., Egy sikeres üzletember, az idősebb Lososos is szerette az állatokat, családját természetjárásra vitte, csatlakozott az állatkert igazgatóságához, sőt finanszírozta az állatkertnek egy thaiföldi elefánt baba megszerzését, amelyet carolynnak nevezett felesége tiszteletére.

mindenki meglepetésére a rendező szívből jóváhagyta, mondván, hogy az aligátor gyermekkori kedvence volt, hogyan kezdte meg a herpetológiát. Így a junior Lososos szerzett több baba caimans, amely élt egy baba medence a pincében télen, valamint egy ló vályú az udvaron az év többi részében., Az állatok csak néhány alkalommal szöktek meg és terrorizálták a szomszédokat. Lososos nyáron dolgozott az állatkertben, amíg partway keresztül Főiskola, végül adományozza a caimans egy állatgondozó. “Jonathan indult, mint egy kis gyerek, természet szerető, állandóan nyaggat a személyzet a helyi állatkert, gyönyörködtető, gyíkok, családi nyaralások, sem vesztett el, azt a szikrát,” mondta Harry Greene, herpetológus emeritus, a Cornell Egyetem Losos van doktori iskola tanácsadó.,

a Harvard Egyetem Egyetemi hallgatójaként Losos Ernest Williams herpetológus felügyelete alá került. Néha nevezik az apa anole biológia, Williams felismerte, hogy anoles különböző Karib-szigetek önállóan fejlődött., Mégis minden szigeten talált egy hasonló testtípust vagy “ecomorphs”—ot-az egyik az ecsettel való életre, a másik a gallyak megragadására, mások pedig a fák magasságában való életre. Ezek a párhuzamok azt sugallták, hogy ahol a körülmények hasonlóak voltak, az evolúció ugyanazon vonások halmazán konvergál, és hasonló fajcsoportokkal rendelkező közösségeket alkot.

Williams laborja már több vezető evolúciós biológust is készített, és Losos úgy gondolta, hogy az anolkutatás területe túl zsúfolt. De egyetlen más faj sem ragadta meg érdeklődését, és könnyű volt tanulmányozni., “Egy tucat sikertelen Ph. D. projekten mentem keresztül” – emlékszik vissza. Alacsony ponton komolyan fontolóra vette a jogi iskolát, de apja meggyőzte őt arról, hogy a világnak több herpetológusra van szüksége, mint ügyvédekre.

Lososos végül rájött, hogy az anoles tökéletes új eszközök alkalmazására az evolúciós biológiában. A kutatók éppen most kezdték építeni a családfákat, és a fajok közötti fehérjeváltozások alapján nyomon követhették az evolúciót. A Ph. D. számára Lososos összehasonlította a karibi anolokban található fehérjéket, és igazolta, hogy Williams ökomorfjai valóban önállóan fejlődtek, hogy hasonló közösségeket alakítsanak ki különböző szigeteken., Ez a betekintés önmagában-a konvergens evolúciónak nevezett ötlet támogatása – “nagyon fontos áttörés volt” – mondja Frank Burbrink, az Amerikai Természettudományi Múzeum herpetológusa.

eközben más kutatók az evolúciós vizsgálatokban nagyobb szigorra szólítottak fel azzal, hogy bizonyítékot igényeltek arra, hogy az állítólag adaptív tulajdonságok valóban előnyt jelentenek a szervezet számára. Így Lososos kezdett tanulni különböző anole ecomorphs, a lábak és a varangyok különböző méretű (lásd a grafika, alább). A laborban lefuttatta őket a miniatűr versenypályákon, és felmérte, mennyire ragaszkodnak a sima, függőleges felületekhez., Úgy találta, hogy a gyíkok közelében él a földön, közel a ragadozók, volt hosszabb lábak tette őket gyorsan, mivel élők magasabb a kefét, majd a fák nagyobb ma ragaszkodni, s a levelek sima kéreg. Ezeknek az adatoknak a családfa-vizsgálatokkal való kombinálásával világosabb képet kapott a gyíkok evolúciós történetéről. “Ő volt az egyik első ember, aki az ökológia és a morfológia integrálásával és a nagyobb kép megszerzésével mozgatta a mezőt az evolúció felé” – mondja Burbrink.,

az evolúció pecsétje a szigetlakó gyíkokon

hasonló megoldások, mint az anolák, különböző szigetekre érkeztek, élőhelyük megválasztása—a talajtól a fa lombkoronáig—formálta fejlődésük menetét. A különböző szigeteken hasonló élőhelyeken élő gyíkok egymástól függetlenül alakultak ki hasonló megjelenésükben és viselkedésükben, amit a tudósok konvergens evolúciónak neveznek.Végtaghosszú futó gyíkok a versenypályákon ésmesh-vel borított rudak azt mutatták, hogy a földmunkások hosszabb végtagjai segítik őket a megelőzésben., A rövidebb végtagok nagyobb stabilitást biztosítanak az apró gallyak áthaladásához,és a legjobban a növényzetben magasan élő gyíkoknak dolgoznak.A toepadstoepadok az alizard lábának számjegyeinek kibővített végei. Az erdőben magasan élő fajok, vagy ahol gyakoriak a hurrikánok, nagyobb mértékben fejlődtek, hogy segítsék őket kapaszkodni. Néhány Anol függőlegesen lóg, sőt fejjel lefelé is lóg.Dewlap szína dewlap, egy bőrcsap a maleanoles álla alatt, kibontakozik, hogy vonzza a társakat, és figyelmezteti a riválisokat.Az árnyékban élő gyíkok könnyebbek vannakmegkönnyített kontraszt, míg azok, amelyek a napsütötte helyeken lógnak, sötétebbek.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnessHabitat brightness1 Canopy2 Twig3 fű/bush4 Föld/trunk1Toepad

V.ALTOUNIAN/SCIENCE

olyan kísérletek ihlette, amelyekben a kutatók megfigyelték a trinidadi guppies evolúciós változásait, miután áthelyezték őket különböző patakokba, losos kezdett azon tűnődni, vajon hasonló vizsgálatokat lehet-e végezni a karibi anolokban., És rájött, hogy Thomas Schoener, Williams egyik védence, már letette az alapokat. Az 1980-as években Thomas és Amy Schoener (akik egykor házasok voltak) helyi gyíkokat vezettek be a Bahama-szigetek apró gyík nélküli szigeteire, hogy megvizsgálják, hogy a különböző növényzet hogyan befolyásolta a hüllők virágzási képességét.

egy évtizeddel később Lososos összeállt Thomas Schoenerrel, a Davis-i Kaliforniai Egyetem (UC) neves ökológusával, hogy felülvizsgálja ezeket a webhelyeket., Williams és Lososos korábbi megállapításaival összhangban a bozótos növényzetben élő gyíkoknak rövidebb lábaik és nagyobb varangyaik voltak, mint őseik, amelyek magas, széles fákban éltek. Ezek az adaptációk lehetővé tették számukra, hogy apró gallyakhoz ragaszkodjanak, miközben rovarokat üldöztek enni, és a változások csak néhány generációt vettek igénybe. “Az evolúció nagyon gyorsan megtörténhet, ha a természetes szelekció nagyon erős” – mondja Lososos.

az ötlet ma már jól elfogadott, de abban az időben szembekerült azzal a meggyőződéssel, hogy az evolúció lassú folyamat., “Ez egyike azon kevés dolognak, amit Darwin tévedett” – mondja Lososos. Úgy döntött, hogy anoles élete munkáját végzi.

hamarosan számolni kellett a hurrikánokkal. Lososos és Spiller, aki most visszavonult az UC Davis-től, a Great Exuma szigeteit választotta a verseny hatásainak tanulmányozására. Egyeseken két helyi fajt, a zöld és barna anolokat, másokon csak egyetlen fajt mutattak be. Az első 3 évben észrevették, hogy mindkét fajta szigeten a barna gyíkok a zöld anolokat magasabbra vezetik a bokrokba, ahol küzdenek., Ekkor érte el Lili, hogy tönkretegye a kísérletet, mielőtt észrevették volna, hogy a zöld anolák kihalnak-e.

“biztos vagyok benne, hogy olyan könnyű lett volna mindent becsomagolni és feladni” – mondja Luke Harmon, Lososos egyik korábbi hallgatója, most pedig az Idaho Egyetem Evolúciós biológusa. Ehelyett Lososos és Spiller kihasználta a katasztrófát. Dokumentálták Lili nagyszerű, de foltos hatását is. A nagy Exumától délnyugatra fekvő szigetek érezték a viharhullámokat, és nem rendelkeztek gyíkokkal és növényzettel. Az élet ott kellene kezdeni újra., Az északi szigeteken a szél és az eső gallyakat tépett le és leveleket tépett le, de néhány gyík megmaradt-jelentették a hurrikánokról szóló első újságokban.

a munka megkérdőjelezte azt a széles körben elterjedt feltételezést, hogy a szélsőséges események, például a hurrikánok nem vezetik az evolúciót, mert ritkák, és véletlenszerű, kiszámíthatatlan hatással vannak a növényekre és az állatokra. A lososos csoport ehelyett felfedezte, hogy a viharok a természetes szelekció eszközei lehetnek.,

például 2017-ben Lososos posztdoktora Colin Donihue; Anthony Herrel funkcionális morfológus, most a CNRS Francia Nemzeti kutatóügynökséggel a Nemzeti Természettudományi Múzeumban; kollégái pedig meglátogatták a törökök és Caicos két öblét, hogy megmérjék az ott élő anolok testarányát. Négy nappal azután, hogy elmentek, két szinte vissza-vissza hurrikán sújtotta a területet több mint 200 kilométer / óra széllel., Amikor a csapat néhány héttel később visszatért és újra felmérte a gyíkokat, rájöttek, hogy a túlélőknek nagyobb varangyaik, hosszabb mellső lábaik és rövidebb hátsó lábaik voltak.

a laboratóriumban a kutatók megvizsgálták, hogy ezek a tulajdonságok hogyan befolyásolják a gyíkok azon képességét, hogy kapaszkodjanak a sügérbe. Erős szélben az anolok a mellső lábukkal lógnak, de elveszítik a markolatukat a hátsó lábakkal. A kutatók azt találták, hogy azok, akiknek hosszabb hátsó lábuk van (és több felületük van a szél elkapásához), könnyebben fújták le a ülőrészüket egy párnázott felületre., Ezzel szemben a rövidebb hátsó végtagokkal és nagyobb varangyokkal rendelkező állatok lógtak. A hurrikánok nyilvánvalóan kiválasztották ezeket a tulajdonságokat, a csapat 2018-ban számolt be. A következő évben azt találták, hogy a túlélők utódai is nagy varangyokkal rendelkeztek, ami arra utal, hogy az alkalmazkodás genetikai volt, és nem csak a szoros tartásra adott reakció.

a csapat azóta 188 gyíkfaj méreteit mérte a Karib-térségben. Minél több hurrikánt tapasztalt egy sziget, annál nagyobb az ott élő gyíkok varangyja-jelentették április 27-én a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában., Úgy tűnik, hogy a hurrikánok hosszú távú evolúciós hatást fejtettek ki.

Losos 13 évig volt a WashU professzora, amikor a Harvard 2005-ben behívta, hogy felvegye őt evolúciós biológiai osztályába. Egy St. Louis-i bennszülött és egy hardcore St. Louis Cardinals baseball-rajongó, habozott. Még egy éves szabadságot is végzett a Harvardon, mielőtt végül elfogadta, nagyrészt azért, mert a pozíció kurátorságot tartalmazott a Harvard összehasonlító Zoológiai Múzeumában. “Ez volt az egyetlen dolog, ami St. Louisnak nem volt” – emlékszik vissza.,

ott folytatta a hírnevét, hogy kedves, lelkes mentor. “Láttam, hogy ugyanolyan figyelmet és tiszteletet ad a középiskolás diákoknak, mint a legközelebbi kollégáinak” – mondja Melissa Kemp, a Texasi Egyetem egykori posztdoktora, az Austin. “Úgy tűnik, hogy mindig a munkájára összpontosít, de ugyanakkor szeszélyes szórakoztató érzése is van” – mondja Michele Johnson, a Trinity Egyetem egykori hallgatója és evolúciós biológusa., Lososos egy órát sportol egy anollal, amelyet arcaként fényképezett, és nem haladja meg az egyetemi hallgatók előadását, miközben kacsacsőrűnek öltözött-gyermekkora óta egyik kedvenc állata.

ezek a vonások és a szilárd meggyőződés ,hogy “nincs egy-méretre-all szempontjából, hogyan kell kölcsönhatásba és mentor diákok” segítettek Lososos indítani a karrier 59 végzős hallgatók és posztdoktorok. Legalább nyolc fekete, latin és amerikai őslakos tudós szerepel egy olyan területen, ahol hiányzik a sokszínűség. (Bár az amerikai biológusok 3% – A afroamerikai vagy fekete, például csak 0.,Az evolúciós biológusok 3%-a.)

Ambika Kamath, az UC Berkeley posztdoktori kutatója szerint Lososos teljesen támogatta őt, amikor tanulmányai megkérdőjelezték azt a régóta fennálló elképzelést, hogy a férfi gyíkok területeket tartanak a társaiknak. Ehelyett azzal érvelt, hogy a nőstények mozognak, és szerepet játszanak a párválasztásban. “Sokkal nehezebb lett volna ezt a munkát az izgalom nélkül elvégezni” – emlékszik vissza. Lososos keményen dolgozott vele, hogy a papír csak jobb volt, és alig várta, hogy egy társszerző., “Ellenkező esetben csak ennek a fiatal barna nőnek a munkája lett volna, akit könnyen el lehetett volna utasítani dühös feministaként.”

Kath és más diákok dicsérik Losost, amiért intellektuálisan erőltették őket anélkül, hogy aláásták volna a bizalmukat. Harmon viccelődik, hogy Losos soha nem utasítana el egy ötletet a diákjaitól, függetlenül attól, hogy milyen szokatlan. Ehelyett csak megállt és azt mondta: “érdekes.””Végül rájöttem, hogy talán át kellene gondolnom a dolgokat egy kicsit, ha Jonathan azt gondolta, hogy “érdekesek “” – mondja Harmon.,

Lososos és csapata folyamatosan teszteli ökológiával és evolúcióval kapcsolatos elképzeléseit a karibi szigeteken. Egy közelmúltbeli projektben, Robert Pringle, most a Princeton Egyetemen, és Lososos az ökológia egyik kulcsfontosságú elvét tesztelte-hogy a csúcsragadozó bevezetése növeli a biodiverzitást. A kutatók egy ragadozó, földlakó gyíkot adtak hozzá a barna és zöld anolokkal rendelkező szigetekhez. Ennek az új fenyegetésnek a elkerülése érdekében a barna anolok magasabbra kezdtek lógni a lombozatban, kiszorítva az ott általában élő zöld anolokat, és a kihalás felé vezetve őket., A hagyományos bölcsességgel ellentétben, a ragadozó úgy tűnt, hogy a szigeteket az alacsonyabb biológiai sokféleség felé tolja, június 5-én jelentették a természetben.

egy másik friss tanulmány, amelyet Lososos egyik korábbi posztdoktora vezetett, megvizsgálta egy invazív anolfaj Dominikára gyakorolt hatását. 20 évvel ezelőtt a sziget egyetlen anole fajnak adott otthont. Ezután egy fűrészáru-szállítmány bevezetett egy második fajt, amely fokozatosan terjed. Claire Dufour, a Montpellier-i Egyetem viselkedési ökológusa robotgyíkokat használt a támadó számára., A robotok fekvőtámaszokat végeztek, és az álla alatt egy álbőrt húztak ki, utánozva az igazi gyíkok agresszív megjelenítését. Válaszul a betolakodókat ismerő natív gyíkok agresszívebben telepedtek le, ami arra utal, hogy a betolakodók arra kényszerítik a bennszülötteket, hogy több energiát költsenek területük védelmére, a csoport március 27-én számolt be a Journal of Animal Ecology. “A legnagyobb következtetésünk az, hogy a fajok versenyeznek, és negatív következményekkel járnak egymásra” – mondja Lososos.

még akkor is, ha csoportja továbbra is lemorzsolja a papírokat, Lososos értékeli azt, amit eddig megtanult., A könyv Valószínűtlen Sors: a Sors, az Esélyt, a Jövőbeni Evolúció közzétett, 2017-ben, kihívott egy nagy vita a mező nagy gondolkodók, Stephen Jay Gould, a Harvard paleontológus, aki azzal érvelt, hogy esélyt játszik olyan nagy szerepet meghatározó a természet persze, hogy az evolúció soha el ugyanazt az utat kétszer. Az anolák ennek ellenkezőjét bizonyítják-írta Lososos: hasonló élőhelyeken többször is hasonló testformákat, méreteket és viselkedést alakítottak ki. A könyvet a nagyközönség számára írták, de még a társaira is benyomást tett., “Tanulmányoztam evolúció 30 évvel ezelőtt, de ez a könyv engem gondolnunk néhány dolgot, amit tudtam a biológia, evolúció” – mondta Christopher Austin, evolúciós biológus, valamint herpetology kurátor, a Louisiana Állami Egyetem természettudományi Múzeum.

Lososos 2018-ban elhagyta a Harvardot, új állást kapott a WashU-ban, és visszatért szülővárosába, a macskáihoz és a feleségéhez, aki sikeres ingatlanos karriert futott be, és nem követte Massachusettsbe., Most ő vezeti a Living Earth Collaborative-t, egy biodiverzitási kutatási kezdeményezést, amely egyesíti a Missouri Botanikus Kert, a St. Louis Állatkert és a WashU szakértőit. Egy könyvet dolgozik a házi macska evolúciójáról, egy másik kedvenc fajáról.

és még mindig kerüli a hurrikánokat. Lososos és kollégái megpróbálták felmérni a ragadozó gyíkok hosszú távú evolúciós hatásait, amelyeket néhány Bahamai szigetre vezettek be. “Nem tudom, hogy valaha is odaérünk-e” – mondja. Néhány évente egy hurrikán jön át, és elfújja a fejlődő gyíkokat.

---