incontri con Uomo Lucertola, un rettile amante del biologo affrontare alcune delle più grandi domande che l’evoluzione

La mattina del 17 ottobre 1996 è iniziato come al solito per Jonathan Salmone., Il biologo evoluzionista ha indossato un cappello largo e slathered sulla protezione solare, poi diretto in barca a diverse isole senza nome al largo di Great Exuma Island nelle Bahamas. Tre anni prima, lui e l’ecologista David Spiller avevano introdotto specie di lucertole locali lì per imparare come avrebbero gareggiato in un luogo una volta senza lucertole. La coppia ha trascorso la giornata intrappolando lucertole, notando le loro posizioni esatte, e fare il punto degli insetti, ragni, e la vegetazione. Erano preoccupati per le segnalazioni di un uragano imminente, ma la gente del posto sembrava fiducioso che sarebbe virare fuori e risparmiare le isole, come al solito.,

Non questa volta, però. Il giorno dopo, Losos e Spiller hanno aiutato il loro proprietario dell’hotel a salire sulle finestre del loro cottage sulla spiaggia a Great Exuma mentre l’uragano Lili si abbatteva sull’isola. Mentre il vento si alzava e le prime raffiche scaricavano la pioggia, correvano verso un blocco di cenere su una collina. Quella notte, il vento ha soffiato via parti del tetto e abbattuto palme. Un’ondata di tempesta di 4 metri inondò le strade e 2 giorni dopo trovarono il loro motoscafo noleggiato bloccato in un albero.

Le lucertole avevano ancora peggio., Quando Losos e Spiller finalmente fatto di nuovo ai loro siti di studio più esposti, le isole sono stati spogliati quasi nudo di pennello e tutte le lucertole erano andati. Ma la battuta d’arresto per il progetto di Losos è stato l’inizio di un nuovo capitolo nella sua ricerca su come gli animali si adattano agli ambienti vari e mutevoli delle isole nei Caraibi e nei dintorni.

Da Lili, una mezza dozzina di altri uragani hanno inondato isolotti e spazzato via gli animali trasferiti lì da Losos, che ha sede presso la Washington University di St. Louis (WashU), e il suo team., Ma lui ei suoi colleghi hanno perseverato, raccogliendo dati su come gli animali si adattano ai predatori, danni tempesta, e altre sfide—naturali e quelli inventati dai ricercatori. Un rettile appassionato per tutta la vita, Losos è guidato in parte dalla sua passione per un gruppo di lucertole chiamato anoles, che prosperano in Sud e Centro America e in tutti i Caraibi.

Li vede anche come un’opportunità. Quasi la metà delle 400 specie di anole vive sulle isole e i loro diversi stili di vita, habitat e storie si sono dimostrati un veicolo per esplorare alcune delle più grandi domande dell’evoluzione., ” Le isole di Jonathan sono come provette giganti, ed è l’ultimo armeggiatore”, dice Martha Muñoz, biologa evoluzionista dell’Università di Yale.

La ricerca di Losos su anoles ha dimostrato che l’evoluzione può avvenire più velocemente di quanto la maggior parte degli scienziati aveva ipotizzato, e che—contrariamente a quanto alcuni pensatori principali hanno proposto—è spesso prevedibile. Di fronte a sfide simili, popolazioni separate spesso evolvono soluzioni simili. Lungo la strada, Losos ha mentore decine di giovani scienziati, e alcuni sono ora portando il suo lavoro in nuove direzioni., “Oltre ai suoi numerosi contributi sul campo, Jonathan ha anche cambiato il corso della scienza semplicemente essendo quello che è”, dice Muñoz, un ex studente. “È la prova che il successo è più ricco e gratificante se accompagnato da gentilezza e umiltà.”

Stranamente, il 1950 show TELEVISIVO Leave it to Beaver iniziato Losos lungo questo percorso. Quando il castoro di 7 anni ha portato a casa un alligatore domestico, i giovani Losos hanno chiesto ai suoi genitori se anche lui poteva averne uno. Sua madre era contraria, ma suo padre ha detto che avrebbe chiesto un consiglio a un amico di famiglia, il vicedirettore dello zoo di St. Louis., Un uomo d’affari di successo, l’anziano Losos amava anche gli animali, portando la sua famiglia in vacanza nella natura, unendosi al consiglio dello zoo e persino finanziando l’acquisizione di un elefantino dalla Thailandia, che chiamò Carolyn in onore di sua moglie.

Con sorpresa di tutti, il regista ha approvato di cuore, dicendo che avere un alligatore come animale domestico d’infanzia è stato il modo in cui ha avuto il suo inizio in erpetologia. Così i Losos junior acquisirono diversi baby caiman, che vivevano in una piscina per bambini nel seminterrato in inverno e in una mangiatoia per cavalli nel cortile per il resto dell’anno., Solo poche volte gli animali fuggivano e terrorizzavano i vicini. Losos lavorato estati allo zoo fino a parte attraverso il college, alla fine donando i suoi caimani ad un custode dello zoo. “Jonathan ha iniziato come un ragazzino che ama la natura, importunando all’infinito il personale del suo zoo locale, catturando lucertole durante le vacanze in famiglia, e non ha mai perso quella scintilla”, dice Harry Greene, erpetologo emerito alla Cornell University e consulente della scuola di specializzazione di Losos.,

Come studente universitario presso l’Università di Harvard, Losos cadde sotto la tutela dell’erpetologo Ernest Williams. A volte indicato come il padre della biologia anole, Williams aveva riconosciuto che anole su diverse isole dei Caraibi si è evoluto in modo indipendente., Eppure su ogni isola aveva trovato un simile insieme di tipi di corpo o “ecomorfi” – uno specializzato per vivere nel pennello, un altro per afferrare ramoscelli, e altri ancora per la vita in alto tra gli alberi. Questi paralleli suggerivano che dove le circostanze erano simili, l’evoluzione convergeva sullo stesso insieme di tratti e formava comunità con gruppi simili di specie.

Il laboratorio di Williams aveva già prodotto diversi importanti biologi evoluzionisti e Losos immaginava che il campo della ricerca di anole stava diventando troppo affollato. Ma nessuna altra specie sia catturato il suo interesse ed è stato facile da studiare., ” Ho attraversato una dozzina di progetti di dottorato falliti”, ricorda. A un punto basso, considerò seriamente la scuola di legge, ma suo padre lo convinse che il mondo aveva bisogno di erpetologi più che di avvocati.

Losos alla fine si rese conto che gli anoli erano perfetti per applicare nuovi strumenti nella biologia evolutiva. I ricercatori stavano appena iniziando a costruire alberi genealogici e tracciare l’evoluzione basata sulle variazioni proteiche tra le specie. Per il suo dottorato, Losos ha confrontato le proteine negli anoli dei Caraibi e ha verificato che gli ecomorfi di Williams si erano evoluti indipendentemente per formare comunità simili su diverse isole., Quella sola intuizione-il supporto per un’idea chiamata convergent evolution—”è stata una svolta davvero importante”, dice Frank Burbrink, erpetologo dell’American Museum of Natural History.

Nel frattempo, altri ricercatori chiedevano più rigore negli studi sull’evoluzione richiedendo prove che i tratti presumibilmente adattivi davano davvero un vantaggio a un organismo. Così Losos ha iniziato a studiare diversi ecomorfi anole, con gambe e toepads di varie dimensioni (vedi grafico, sotto). In laboratorio, li corse giù piste in miniatura e valutato quanto bene si aggrappavano a superfici lisce, verticali., Scoprì che le lucertole che vivevano vicino al suolo, vicino ai predatori, avevano zampe più lunghe che le rendevano veloci, mentre quelle che vivevano più in alto a pennello e alberi avevano toepads più grandi per attaccarsi alle foglie e alla corteccia liscia. Combinando questi dati con i suoi studi sull’albero genealogico, ha avuto un senso più chiaro della storia evolutiva delle lucertole. ” È stato davvero una delle prime persone a spostare il campo nel fare evoluzione integrando ecologia e morfologia e ottenendo il quadro più ampio”, afferma Burbrink.,

Il timbro dell’evoluzione sulle lucertole che abitano le isole

Soluzioni simili come anole sono arrivati su diverse isole, la loro scelta di habitat—dal terreno alla chioma degli alberi—ha modellato il corso della loro evoluzione. Le lucertole che vivono in habitat simili su isole diverse hanno evoluto in modo indipendente aspetto e comportamento simili, in ciò che gli scienziati chiamano evoluzione convergente.La lunghezza dell’arto che esegue lucertole su piste e canne ricoperte di maglie ha dimostrato che gli arti più lunghi dei terrestri li aiutano a superare i predatori., Gli arti più corti forniscono una maggiore stabilità per attraversare piccoli ramoscelli e funzionano meglio per le lucertole che vivono in alto nella vegetazione.ToepadsToepads sono le estremità ingrandite delle cifre sul piede di alizard. Specie che vivono in alto nella foresta orwhere uragani sono comuni si sono evoluti largertoepads per aiutarli ad appendere. Alcuni anoli possonoincollare verticalmente e persino appendere a testa in giù.Colore della rugiadala rugiada, un lembo di pelle sotto il mento di maleanoles, si dispiega per attirare i compagni e avvertire i rivali.Le lucertole che vivono all’ombra hanno quelle più chiare percontrasto aumentato, mentre quelli che si incontrano in punti soleggiati hanno quelli più scuri.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnessHabitat brightness1 Canopy2 Twig3 Erba/bush4 Terra/trunk1Toepad

Ispirato da esperimenti in cui i ricercatori hanno monitorato i cambiamenti evolutivi in guppy in Trinidad dopo il trasferimento a una serie di torrenti, Salmone cominciò a chiedersi se simili studi potrebbe essere fatto in Caraibi anoles., E si rese conto che Thomas Schoener, uno dei protetti di Williams, aveva già gettato le basi. Negli 1980, Thomas e Amy Schoener (una volta erano sposati) hanno introdotto le lucertole locali in minuscole isole senza lucertole nelle Bahamas per indagare su come la diversa vegetazione influenzasse la capacità dei rettili di prosperare.

Un decennio dopo, Losos ha collaborato con Thomas Schoener, all’epoca un rinomato ecologista dell’Università della California (UC), Davis, per rivisitare quei siti., Coerentemente con le precedenti scoperte di Williams e Losos, le lucertole che vivevano nella vegetazione scrubby avevano zampe più corte e più grandi dei loro antenati, che vivevano in alberi alti e larghi. Questi adattamenti hanno permesso loro di aggrapparsi a piccoli ramoscelli mentre inseguivano gli insetti per mangiare, e i cambiamenti avevano richiesto solo poche generazioni. ” L’evoluzione può avvenire molto rapidamente quando la selezione naturale è molto forte”, afferma Losos.

L’idea è ora ben accettata, ma all’epoca andava contro la convinzione radicata che l’evoluzione fosse un processo lento., ” Questa è una delle poche cose che Darwin ha sbagliato”, dice Losos. Decise di fare di anoles il lavoro della sua vita.

Presto dovette fare i conti con gli uragani. Losos e Spiller, ora in pensione da UC Davis, avevano scelto le isole al largo di Great Exuma per studiare gli effetti della concorrenza. Su alcuni, hanno introdotto due specie locali, gli anoli verdi e marroni, e su altri, solo una singola specie. Nei primi 3 anni, hanno notato che sulle isole con entrambi i tipi, le lucertole marroni stavano guidando gli anoli verdi più in alto nei cespugli, dove stavano lottando., Fu allora che Lili colpì, rovinando l’esperimento prima che potessero vedere se gli anoli verdi si sarebbero estinti.

” Sarebbe stato così facile, sono sicuro, mettere tutto in valigia e rinunciare”, dice Luke Harmon, uno degli ex studenti di Losos e ora biologo evoluzionista all’Università dell’Idaho. Invece, Losos e Spiller hanno usato il disastro a loro vantaggio. Hanno documentato il grande, ma anche irregolare, impatto di Lili. Le isole a sud-ovest di Great Exuma sentivano il peso dell’ondata di tempesta ed erano prive di lucertole e vegetazione. La vita lì avrebbe dovuto ricominciare da capo., Sulle isole a nord, il vento e la pioggia spezzarono i ramoscelli e strapparono le foglie, ma alcune lucertole rimasero, riportarono nel primo di diversi documenti sugli uragani.

Il lavoro ha sfidato un’ipotesi diffusa che eventi estremi come gli uragani non guidano l’evoluzione perché sono rari e hanno impatti casuali e imprevedibili su piante e animali. Il gruppo Losos ha scoperto invece che le tempeste possono essere agenti di selezione naturale.,

Per esempio, nel 2017, il Salmone è titolare di assegno di ricerca Colin Donihue; funzionale morphologist Antonio Herrel, ora con la nazionale francese agenzia di ricerca del CNRS presso il Museo Nazionale di Storia Naturale, e colleghi hanno visitato due banchi in Turks e Caicos per misurare le proporzioni del corpo del anoles che vivono lì. Quattro giorni dopo la loro partenza, due uragani quasi back-to-back hanno colpito la zona con venti di oltre 200 chilometri all’ora., Quando la squadra tornò qualche settimana dopo e rimisurò le lucertole, scoprirono che i sopravvissuti tendevano ad avere toepads più grandi, arti anteriori più lunghi e arti posteriori più corti.

Tornati in laboratorio, i ricercatori hanno testato come questi tratti influenzano la capacità delle lucertole di aggrapparsi a un pesce persico. In un forte vento, gli anoli si aggrappano agli arti anteriori, ma perdono la presa con le zampe posteriori. Alzando un soffiatore d’aria, i ricercatori hanno scoperto che quelli con zampe posteriori più lunghe (e più superficie per il vento da catturare) sono stati spazzati via dai posatoi su una superficie imbottita più facilmente., Al contrario, gli animali con arti posteriori più corti e toepads più grandi appeso su. Gli uragani avevano apparentemente selezionato per quei tratti, il team ha riferito in 2018. L’anno seguente, hanno scoperto che la prole dei sopravvissuti aveva anche grandi toepads, suggerendo che l’adattamento era genetico e non solo una reazione a tenere stretto.

Da allora il team ha misurato le dimensioni del toepad in 188 specie di lucertole nei Caraibi. Più uragani ha vissuto un’isola, più grandi sono i toepads delle lucertole che vivono lì, hanno riferito il 27 aprile negli Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze., Gli uragani sembrano aver avuto un effetto evolutivo a lungo termine.

Losos era stato professore a WashU per 13 anni quando Harvard è venuto chiamando nel 2005, cercando di reclutarlo al suo dipartimento di biologia evolutiva. Un nativo di St. Louis e un hardcore St. Louis Cardinals baseball fan, ha esitato. Ha anche fatto un anno sabbatico ad Harvard prima di accettare finalmente, in gran parte perché la posizione comprendeva una curatela presso l’Harvard Museum of Comparative Zoology. ” Questa era l’unica cosa che St. Louis non aveva”, ricorda.,

Lì, ha continuato a costruire una reputazione per essere un mentore gentile ed entusiasta. ” L’ho visto dare agli studenti delle scuole superiori la stessa attenzione e rispetto che dà ai suoi colleghi più stretti”, dice Melissa Kemp, ex postdoc ora all’Università del Texas, Austin. ” Sembra essere sempre concentrato sul suo lavoro, ma ha anche un senso stravagante di divertimento allo stesso tempo”, dice Michele Johnson, ex studente e biologo evoluzionista alla Trinity University., Losos mette in mostra un orologio con un anole ha fotografato come il suo volto e non è al di sopra lezioni studenti mentre vestito come un ornitorinco—uno dei suoi animali preferiti fin dall’infanzia.

Quei tratti e la ferma convinzione che “non esiste una taglia unica in termini di come interagire con gli studenti e fare da mentore” hanno aiutato Losos a lanciare le carriere di 59 studenti laureati e postdoc. Essi comprendono almeno otto nero, latino, e nativi americani studiosi, in un campo che manca di diversità. (Anche se il 3% dei biologi statunitensi sono afroamericani o neri, ad esempio, solo 0.,3% dei biologi evoluzionisti sono.)

Ambika Kamath, ora ricercatore post-dottorato presso UC Berkeley, afferma che i Losos l’hanno sostenuta completamente quando i suoi studi hanno sfidato l’idea di lunga data che le lucertole maschi detengono territori per corral i loro compagni. Ha sostenuto invece che le femmine si muovono e svolgono un ruolo nella scelta del compagno. ” Sarebbe stato molto più difficile per me fare quel lavoro senza il suo entusiasmo”, ricorda. Losos ha lavorato duramente con lei per ottenere la carta giusta ed era desideroso di essere un coautore., “Altrimenti sarebbe stato solo il lavoro di questa giovane donna marrone che avrebbe potuto essere facilmente liquidata come una femminista arrabbiata.”

Kamath e altri studenti lodano Losos per spingerli intellettualmente senza minare la loro fiducia. Harmon scherza sul fatto che Losos non avrebbe mai respinto un’idea dai suoi studenti, non importa quanto stravagante. Anziché, avrebbe solo mettere in pausa e dire ” interessante.” Alla fine ho capito che forse dovrei pensare le cose attraverso un po ‘di più, se Jonathan pensava che fossero’ interessante'”, dice Harmon.,

Losos e il suo team continuano a testare le loro idee sull’ecologia e l’evoluzione sulle isole dei Caraibi. In un recente progetto, Robert Pringle, ora alla Princeton University, e Losos testato un principio chiave in ecologia – che l’introduzione di un predatore superiore tende ad aumentare la biodiversità. I ricercatori hanno aggiunto una lucertola predatrice a terra alle isole con anole marroni e verdi. Per sfuggire a questa nuova minaccia, gli anoli marroni cominciarono ad uscire più in alto nel fogliame, spostando gli anoli verdi che normalmente vivevano lì e guidandoli verso l’estinzione., Contrariamente alla saggezza convenzionale, il predatore sembrava spingere le isole verso una minore biodiversità, hanno riferito su 5 June in Nature.

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