Møte Lizard Mann, en reptil-kjærlig biolog takle noen av de største spørsmålene i utviklingen

Morgenen 17. oktober 1996 startet som vanlig for Jonathan Losos., Evolusjonær biolog tok på seg en bred lue og slathered på solkrem, deretter dro med båt til flere ikke navngitte øyer av Great Exuma Island i Bahamas. Tre år tidligere, han og økolog David Spiller hadde innført lokale øglearten det å finne ut hvordan de skulle konkurrere i en gang lizardless sted. Paret tilbrakte dagen snaring øgler, og understreker deres eksakte steder, og å ta lager av insekter, edderkopper og vegetasjon. De var bekymret for rapporter om en forestående orkan, men lokalbefolkningen virket trygg på at den ville veer av og reservedeler øyene, som vanlig.,

Ikke denne gangen, imidlertid. Neste dag, Losos og Spiller hjalp sine hotellet eieren styret opp vinduene i sin stranden hytte på Great Exuma som Orkanen Lili bar det ned på øya. Som vinden plukket opp og de første squalls dumpet regn, de pilte til en slagg blokkere bygge opp en bakke. Den kvelden, vinden blåste av deler av taket og felte palmer. En 4 meter stormflo oversvømte gatene, og 2 dager senere fant de sitt leie motorbåt fast i et tre.

øgler hadde det enda verre., Når Losos og Spiller endelig gjort det igjen ut til sine mest utsatt studieinstitusjoner, øyene ble fratatt nesten åtte av pensel og alle øgler var borte. Men tilbakeslag for Losos er prosjektet var starten på et nytt kapittel i sin forskning på hvordan dyr tilpasse seg ulike, skiftende miljøer på øyer i og rundt Karibien.

Siden Lili, et halvt dusin andre orkaner har oversvømt holmer og feid bort dyr flyttet dit med Losos, som er basert på Washington University i St. Louis (WashU), og hans team., Men han og hans kolleger har holdt ut, å samle inn data på hvordan dyr tilpasse seg til rovdyr, storm skade, og andre utfordringer—naturlige og de kunstige av forskere. En livslang reptil-entusiast, Losos er drevet i en del av sin lidenskap for en gruppe av øgler som kalles anoles, som trives i Sør-og mellom-Amerika og i Karibia.

Han også ser på dem som en mulighet. Nesten halvparten av de 400 anole arter som lever på øyene, og deres ulike livsstiler, habitater, og historier har vist seg å være et redskap for å utforske noen av utviklingen største spørsmål., «Jonathans øyene er som gigantiske reagensglass, og han er den ultimate tinkerer, sier Martha Muñoz, en evolusjonær biolog ved Yale University.

Losos forskning på anoles har vist at evolusjon kan skje raskere enn de fleste forskere hadde antatt, og at de—i motsetning til hva enkelte ledende tenkere har foreslått—det er ofte forutsigbar. Overfor lignende utfordringer, separate bestander ofte utvikle lignende løsninger. Langs veien, Losos har veiledet dusinvis av unge forskere, og noen av dem blir nå bærer hans arbeid i nye retninger., «Utenfor hans mange bidrag til feltet, Jonathan har også endret i løpet av vitenskapen rett og slett ved å være som han er,» Muñoz, en tidligere student, sier. «Han er et bevis på at vi lykkes er rikere og mer givende når ledsaget av godhet og ydmykhet.»

Merkelig nok, 1950 TV-show La det til Bever i gang Losos ned denne banen. Når 7-åringen Bever, som tok hjem en kjæledyr alligator, unge Losos spurt sine foreldre om han også kunne få en. Hans mor var imot det, men faren sa at han ville spørre en venn av familien, assisterende direktør i St. Louis Zoologiske hage, for å få råd., En vellykket forretningsmann, senior Losos også elsket dyr, og tar hans familie på naturen, ferier, bli med i zoo ‘s styre, og til og med finansiering zoo’ s oppkjøp av en baby elefant fra Thailand, som han heter Carolyn ære for sin hustru.

Til alles overraskelse, direktør hjertelig godkjent, sier at det å ha en alligator som en barndom pet var hvordan han fikk sin start i herpetology. Så junior Losos kjøpt flere baby caimans, som bodde i en baby basseng i kjelleren i vinter og i en hest gjennom i gården resten av året., Bare et par ganger gjorde dyrene rømme og terrorisere naboer. Losos jobbet somre i dyrehagen inntil midtveis college, slutt å donere sin caimans til en dyrepasser. «Jonathan startet som en liten gutt, kjærlige natur, i det uendelige plaging ansatte hos sin lokale zoo, fange øgler på en familie ferie, og han er aldri mistet at gnisten, sier Harry Greene, herpetologist emeritus ved Cornell University og Losos’ s graduate school rådgiver.,

Som en lavere ved Harvard University, Losos falt under ledelse av herpetologist Ernest Williams. Noen ganger referert til som far til anole biologi, Williams hadde anerkjent at anoles på ulike Karibiske øyer utviklet seg uavhengig av hverandre., Ennå på hver øy han hadde funnet et tilsvarende sett av kroppen typer eller «ecomorphs»—en spesialisert til å leve i den børste, en annen for å ta tak kvister, og atter andre for liv høyt oppe i trærne. Disse parallellene foreslått at der forholdene var lik, evolusjon ville møtes på samme sett av egenskaper og danne fellesskap med tilsvarende sett av arter.

Williams ‘ lab hadde allerede produsert flere ledende evolusjonære biologer, og Losos funnet innen anole forskning var å bli for trangt. Men ingen andre arter både fanget hans interesse, og det var lett å studere., «Jeg gikk gjennom et dusin mislyktes Ph. D. prosjekter,» minnes han. På et lavt punkt, han seriøst vurderte law school, men hans far overbevist ham om at verden trengte herpetologists mer enn advokater.

Losos til slutt innså at anoles var perfekt for å ta i bruk nye verktøy i evolusjonær biologi. Forskerne var bare begynnelsen for å bygge familien trær og spore utviklingen basert på protein variasjoner mellom arter. For hans Ph. D., Losos sammenlignet proteiner i Karibien anoles og bekreftet at Williams ‘ ecomorphs faktisk hadde utviklet seg uavhengig av hverandre for å danne tilsvarende lokalsamfunn på ulike øyer., At innsikt alene—støtte for en idé som kalles konvergent evolusjon—»var en veldig viktig gjennombrudd, sier Frank Burbrink, en herpetologist på American Museum of Natural History.

i Mellomtiden, andre forskere var å ringe for mer fasthet i utviklingen studier ved å kreve bevis som angivelig adaptive egenskaper virkelig gi en organisme en fordel. Så Losos begynte å studere ulike anole ecomorphs, med bena og toepads av varierende størrelser (se grafikk under). I lab, løp han dem ned miniatyr baner for billøp og vurdert hvor godt de klamret seg til en glatt, vertikale flater., Han fant at øgler som bor i nærheten av bakken, i nærheten av rovdyr, hadde lengre bein som gjorde dem raskt, mens de som bor høyere i pensel og trær hadde større toepads å holde seg til blader og glatt bark. Ved å kombinere disse dataene sammen med sin familie, tre studier, han fikk en klarere oppfatning av øgler’ evolusjonære historie. Han «var virkelig en av de første mennesker til å flytte feltet til å gjøre utviklingen ved å integrere økologi og morfologi og å få større bilde,» Burbrink sier.,

Evolusjon er stempel på øya-bolig øgler

Lignende løsninger Som anoles kom på forskjellige øyer, deres valg av habitat—fra bakken til tretoppene—formet løpet av sin utvikling. Øgler som bor i lignende habitater på forskjellige øyer uavhengig utviklet seg likt utseende og oppførsel, i det som forskerne kaller konvergent evolusjon.Lem lengde Kjører øgler på racerbaner andmesh-dekket stenger demonstratedthat lengre lemmer av grounddwellers hjelpe dem outrunpredators., Kortere lemmer providegreater stabilitet for gjennomgang av små kvister og fungere best for lizardsliving høy i vegetasjonen.ToepadsToepads er forstørret endene av sifrene på alizard på foten. Arter som lever høyt oppe i skogen orwhere orkaner er felles har utviklet seg largertoepads å hjelpe dem med å henge på. Noen anoles canclimb vertikalt og til og med henge opp ned.Dewlap colorThe dewlap, en flik av hud under haken av maleanoles, utfolder seg for å tiltrekke seg kamerater og advare rivaler.Øgler som lever i skyggen har lettere de forheightened kontrast, mens de som hangout i solfylte stedene har mørkere seg.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnessHabitat brightness1 Canopy2 Twig3 Gress/bush4 Bakken/trunk1Toepad

Inspirert av eksperimenter der forskere overvåket evolusjonære endringer i guppies i Trinidad etter å ha flyttet dem til forskjellige strømmer, Losos begynte å lure på om lignende studier kan gjøres i Karibien anoles., Og han skjønte at Thomas Schoener, en av Williams ‘ protégés, hadde allerede lagt grunnlaget for. På 1980-tallet, Thomas og Anne Schoener (de en gang var gift) innført lokale øgler til små lizardless øyene i Bahamas for å undersøke hvordan forskjellige vegetasjon påvirket reptiler’ evne til å trives.

Et tiår senere, Losos slått seg sammen med Thomas Schoener, da en kjent økolog ved University of California (UC), Davis, for å besøke disse nettstedene., I samsvar med Williams ‘ og Losos er tidligere funn, øgler som bor i scrubby vegetasjon hadde kortere ben og større toepads enn sine forfedre, som hadde bodd i høye, brede trær. Disse tilpasningene gjorde dem i stand til å klamre seg til små kvister som de jaget ned insekter å spise, og endringene hadde tatt bare et par generasjoner. «Evolusjon kan skje svært raskt når det naturlige utvalg er veldig sterk,» Losos sier.

ideen er nå godt akseptert, men på den tid gikk mot grunnfestet tro på at utviklingen var en langsom prosess., «Dette er en av de få tingene som Darwin fikk feil,» Losos sier. Han bestemte seg for å gjøre anoles hans livsverk.

Han snart måtte regne med orkaner. Losos og Spiller, nå pensjonert fra UC Davis, hadde valgt holmer av Great Exuma å studere effekter av konkurranse. På noen, de introduserte to lokale arter, grønn og brun anoles, og på andre, bare én art. I de første 3 år, de la merke til at på øyer med begge typer, den brune øgler kjørte i den grønne anoles høyere i buskene, der de sliter., Det er da Lili hit, ødelegger eksperiment før de kunne se om den grønne anoles ville gå tapt.

«Det hadde vært så lett, jeg er sikker, å pakke det hele inn og gi opp, sier Lukas Harmon, en av Losos er tidligere studenter og nå en evolusjonær biolog ved Universitetet i Idaho. I stedet, Losos og Spiller brukt katastrofen til sin fordel. De dokumenterte Lili er flott, men også ujevn, støt. Øyene sørvest av Great Exuma følte hovedtyngden av stormflo og var blottet for øgler og vegetasjon. Livet ville det må starte på nytt., På øyer i nord, regn og vind knakk kvister og dratt av blader, men noen øgler er igjen, de som ble rapportert i den første av flere papirer om orkaner.

arbeidet utfordret en utbredt antakelse at ekstreme hendelser som for eksempel orkaner ikke drive utviklingen fordi de er sjeldne og har tilfeldige og uforutsigbare virkninger på planter og dyr. Den Losos gruppen oppdaget i stedet som stormer kan være agenter for det naturlige utvalg.,

For eksempel, i 2017 Losos er postdoc Colin Donihue; funksjonelle morphologist Anthony Herrel, nå med den franske national research agency CNRS ved National Museum of Natural History, og kolleger besøkte to cays i Turks og Caicos å måle kroppens proporsjoner anoles som bor der. Fire dager etter at de forlot, to nesten back-to-back orkaner treffer område med vind på mer enn 200 kilometer i timen., Når team returnerte et par uker senere, og på ny øgler, fant de at de overlevende hadde en tendens til å ha større toepads, lenger forelimbs, og kortere hindlimbs.

Tilbake i laboratoriet, forskerne testet hvordan disse egenskapene påvirker øgler’ evne til å holde på en abbor. I en sterk vind, anoles henge på med sine forelimbs, men de mister grepet med bakbena. Spy opp en luft-blåser, forskerne fant at de med lengre bakbein (og mer areal for vinden å fange) fikk blåst ut av sine perches på en polstret overflate lettere., I motsatt fall, dyr med kortere hind lemmer og større toepads hang på. Orkanene hadde tydeligvis valgt for disse trekkene, team rapportert i 2018. Året etter, oppdaget de at avkom av de overlevende hadde også store toepads, noe som tyder på at tilpasning var genetisk og ikke bare en reaksjon til å holde deg fast.

laget har siden målt toepad størrelse i 188 øglearten over det Karibiske hav. Jo flere orkaner en øy har opplevd, jo større toepads av øgler som bor der, de har rapportert om 27 April i Proceedings of the National Academy of Sciences., Orkaner synes å ha hatt en lang sikt evolusjonær effekt.

Losos hadde vært professor ved WashU for 13 år ved Harvard kom ringer i 2005, som søker å rekruttere ham til sin evolusjonær biologi avdeling. En St. Louis innfødte og en hardcore St. Louis Cardinals baseball fan, han nølte. Han selv gjorde en ettårig sabbatsår ved Harvard før endelig aksepterer, i stor grad fordi stillingen inngår en curatorship ved Harvard Museum for Sammenlignende Zoologi. «Det var en ting St. Louis ikke har,» minnes han.,

Det, han fortsatte å bygge på et rykte for å være en snill, engasjert mentor. «Jeg har sett ham gi high school-elever den samme oppmerksomhet og respekt for at han skal gi sine nærmeste kolleger, sier Melissa Kemp, en tidligere postdoc nå ved University of Texas, Austin. «Han ser ut til å alltid være fokusert på hans arbeid, men han har også en lunefull følelse av moro på samme tid,» sier Michele Johnson, en tidligere student og en evolusjonær biolog ved Trinity University., Losos sport en klokke med en anole han fotografert på sitt ansikt, og den er ikke over foredrag bachelorstudenter, mens du er kledd som en platypus—en av hans favoritt dyr siden barndommen.

Disse trekkene og en fast overbevisning om at «det er ingen one-size-fits-all i forhold til hvordan de skal samhandle med og mentor studenter» har hjulpet Losos starte karrieren til 59 graduate studenter og postdoktorer. De omfatter minst åtte Svart, Latino, og Native American forskere, i et felt som mangler mangfold. (Selv om 3% av AMERIKANSKE biologer er Afrikansk-Amerikansk eller Sort, for eksempel, bare 0.,3% av evolusjonære biologer.)

Ambika Kamath, nå en postdoctoral forsker ved UC Berkeley, sier Losos støttet henne helt når hennes studier utfordret det langvarige ideen om at mannlige øgler holder territorier til corral sine kamerater. Hun hevdet i stedet at kvinner flytte rundt og spille en rolle i å mate valg. «Det ville ha vært mye vanskeligere for meg å gjøre som fungerer uten sin begeistring,» forteller hun. Losos jobbet hardt med henne for å få papir bare høyre og var ivrig etter å være en co-forfatter., «Ellers ville det bare vært arbeidet med denne unge brun kvinne som kunne lett ha blitt avvist som en sint feminist.»

Kamath og andre studenter ros Losos for å skyve dem intellektuelt, uten å undergrave deres tillit. Harmon vitser som Losos aldri ville avvise en idé fra hans elever, uansett hvor sprø. I stedet, han ville bare ta en pause og si «interessant.»»Jeg til slutt fant ut at kanskje jeg bør tenke gjennom litt mer, hvis Jonathan trodde de var» interessant,'» Harmon sier.,

Losos og hans team fortsett å teste sine ideer om økologi og evolusjon på den Karibiske øyer. I det siste prosjektet, Robert Pringle, nå ved Princeton University, og Losos testet et viktig prinsipp i økologi—det å innføre en topp-predator har en tendens til å øke det biologiske mangfoldet. Forskerne har lagt til et rov bakken-bolig lizard til øyene med brune og grønne anoles. For å unnslippe denne nye trusselen, den brune anoles begynte å henge ut høyere i bladverket, til fortrengsel for den grønne anoles som normalt bodde der og kjører dem mot utryddelse., I motsetning til konvensjonell visdom, predator, viste seg å være presser øyene mot lavere biologisk mangfold, rapporterte de 5 juni i Naturen.

en Annen nylig studie, ledet av en av Losos tidligere postdoktorer, undersøkt virkningene av en invasiv anole arter på Dominica. Inntil for 20 år siden øya var hjemmet til en enkelt anole arter. Deretter en trelast forsendelse innført en andre arter som sprer seg gradvis. For å studere hvordan de innfødte og invaderende arter samhandle, atferdsmessige økolog Claire Dufour, nå ved Universitetet i Montpellier, brukes robot øgler som stand-ins for inntrenger., Robotene gjorde pushups og utvidet en flik av falske huden under haken, etterligne den aggressive viser av ekte øgler. I respons, native øgler kjent med inntrengere posisjonert mer aggressivt, noe som tyder på inntrengerne er å tvinge innbyggerne til å bruke mer energi på å forsvare sitt territorium, gruppen rapporterte 27. Mars i Journal of Animal Ecology. «Vår største konklusjon er at artene konkurrerer og har negative konsekvenser på hverandre,» Losos sier.

Selv som hans gruppe fortsetter å churn ut papirene, Losos er å vurdere hva han har lært så langt., I sin bok Usannsynlig Skjebner: Skjebne, Sjanse, og den Fremtidige Utvikling, publisert i 2017, han utfordret en stor krangel med en av feltets store tenkere, Stephen Jay Gould, Harvard paleontologist som hevdet at flaks spiller en så stor rolle i å bestemme arten er selvsagt at evolusjonen aldri ville ta samme vei to ganger. Anoles tilby bevis for det motsatte, Losos skrev: I lignende habitater, de har flere ganger utviklet seg som ligner kroppens former, størrelser, og atferd. Boken ble skrevet for allmennheten, men det gjorde inntrykk selv på sine jevnaldrende., «Jeg har vært å studere utviklingen for 30-pluss år, og denne boken fikk meg til å tenke på noen ting jeg trodde jeg visste om biologi og evolusjon,» sier Christopher Austin, en evolusjonær biolog og herpetology kurator ved Louisiana State University Museum of Natural Science.

Losos venstre Harvard i 2018, lokket av en ny jobb på WashU og utsiktene til å vende tilbake til sin hjemby, hans katter, og hans kone, som har en vellykket real estate karriere og ikke følge ham til Massachusetts., Han er nå leder Levende Jord Samarbeid med et biologisk mangfold forskning initiativ som forener eksperter på Missouri Botaniske Hage, St. Louis Zoologiske hage og WashU. Han arbeider med en bok om utviklingen i huset katt, en annen av hans favoritt arter.

Og han er fortsatt unnvike orkaner. Losos og kolleger har prøvd å vurdere den langsiktige evolusjonære effekter av rov øgler de har også lagt til noen øyer i Bahamas. «Jeg vet ikke om vi noen gang vil få det, sier han. Hvert år en orkan kommer gjennom og blåser seg øgler unna.

---