poznaj Lizard Man, biologa kochającego Gady, który zajmuje się największymi pytaniami w ewolucji

poranek 17 października 1996 roku rozpoczął się jak zwykle dla Jonathana lososa., Biolog ewolucyjny założył szeroki kapelusz i skąpał się na filtrze słonecznym, a następnie popłynął łodzią na kilka nienazwanych wysepek na wyspie Great Exuma na Bahamach. Trzy lata wcześniej wraz z ekologiem Davidem Spillerem wprowadził tam lokalne gatunki jaszczurek, aby dowiedzieć się, jak będą konkurować w miejscu niegdyś pozbawionym jaszczurek. Para spędziła dzień w sidłach jaszczurek, zwracając uwagę na ich dokładne lokalizacje, i biorąc pod uwagę owady, pająki i roślinność. Obawiali się doniesień o zbliżającym się huraganie, ale miejscowi wydawali się pewni, że jak zwykle odpłynie i oszczędzi Wyspy.,

jednak nie tym razem. Następnego dnia Losos i Spiller pomogli właścicielowi hotelu wsiąść do okien domku przy plaży na Great Exuma, gdy huragan Lili zanurzył się na wyspie. Gdy wiatr podniósł się, a pierwsze szkwały rzuciły deszcz, uciekli do pustkowia budującego się na wzgórzu. Tej nocy wiatr zdmuchnął części dachu i ściął palmy. 4-metrowa burza zalała ulice, a 2 dni później znaleźli wynajętą motorówkę utkwioną w drzewie.

jaszczurki miały jeszcze gorzej., Kiedy Losos i Spiller w końcu dotarli do swoich najbardziej eksponowanych miejsc badań, Wyspy zostały pozbawione prawie szczotki i wszystkie jaszczurki zniknęły. Jednak niepowodzeniem projektu Losos był początek nowego rozdziału w jego badaniach nad tym, jak zwierzęta przystosowują się do zróżnicowanych, zmiennych środowisk na wyspach i wokół Karaibów.

od czasu Lili, pół tuzina innych huraganów zalało wysepki i zmiotło zwierzęta przeniesione tam przez Losos, który ma siedzibę na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St.Louis (WashU) i jego zespół., Ale on i jego koledzy wytrwali, zbierając dane na temat tego, jak zwierzęta przystosowują się do drapieżników, szkód burzy i innych wyzwań—naturalnych i wymyślonych przez naukowców. Przez całe życie pasjonat gadów, Losos jest napędzany częściowo przez jego pasję do grupy jaszczurek zwanych anoles, które rozwijają się w Ameryce Południowej i Środkowej oraz na Karaibach.

on również postrzega je jako okazję. Prawie połowa z 400 gatunków anoli żyje na wyspach, a ich zróżnicowany styl życia, siedliska i historie okazały się być narzędziem do zbadania niektórych z największych pytań ewolucji., „Wyspy Jonathana są jak gigantyczne probówki, a on jest ostatecznym majsterkowiczem” – mówi Martha Muñoz, biolog ewolucyjny na Uniwersytecie Yale ' a.

badania Lososa nad anolami wykazały, że ewolucja może nastąpić szybciej niż większość naukowców przypuszczała, i że—wbrew tym, co zaproponowali niektórzy czołowi myśliciele—jest często przewidywalna. W obliczu podobnych wyzwań, poszczególne populacje często opracowują podobne rozwiązania. Po drodze Losos był mentorem kilkudziesięciu młodych naukowców, a niektórzy prowadzą teraz jego pracę w nowych kierunkach., „Poza wieloma wkładami w tę dziedzinę, Jonathan zmienił również bieg nauki, po prostu będąc tym, kim jest”, mówi Muñoz, były student. „Jest dowodem na to, że sukces jest bogatszy i bardziej satysfakcjonujący, gdy towarzyszy mu życzliwość i pokora.”

Kiedy 7-letni Bobrek przyniósł do domu zwierzaka aligatora, Młody Losos zapytał rodziców, czy on też może taki dostać. Jego mama była przeciwna, ale ojciec powiedział, że poprosi o radę przyjaciela rodziny, wicedyrektora Zoo w St. Louis., Znany biznesmen, starszy Losos również kochał zwierzęta, zabierając rodzinę na wakacje na łonie natury, dołączając do zarządu zoo, a nawet finansując zakup słonia z Tajlandii, który nazwał Carolyn na cześć swojej żony.

ku zaskoczeniu wszystkich, reżyser serdecznie zaaprobował, mówiąc, że posiadanie aligatora jako zwierzaka z dzieciństwa było tym, w jaki sposób zaczął się w herpetologii. Tak więc junior Losos nabył kilka Kajmanów, które zimą mieszkały w basenie dla dzieci w piwnicy, a przez resztę roku w korycie dla koni na podwórku., Tylko kilka razy zwierzęta uciekły i terroryzowały sąsiadów. Losos pracował latem w zoo, dopóki nie ukończył college ' u, ostatecznie przekazując swoje Kajmany opiekunowi Zoo. „Jonathan zaczynał jako małe dziecko kochające naturę, bez końca dręczące pracowników w swoim lokalnym zoo, łapiące jaszczurki na rodzinnych wakacjach i nigdy nie stracił tej iskry”, mówi Harry Greene, emerytowany herpetolog na Uniwersytecie Cornell i doradca w Losos graduate school.,

jako licencjat na Uniwersytecie Harvarda Losos znalazł się pod opieką Herpetologa Ernesta Williamsa. Czasami nazywany ojcem biologii anole, Williams uznał, że anole na różnych wyspach karaibskich ewoluowały niezależnie., Jednak na każdej wyspie znalazł podobny zestaw typów ciała lub „ekomorfów” —jeden wyspecjalizowany do życia w szczotce, inny do chwytania gałązek, a jeszcze inny do życia wysoko na drzewach. Te podobieństwa sugerowały, że tam, gdzie okoliczności były podobne, ewolucja zbiegłaby się na tym samym zestawie cech i utworzyłaby społeczności z podobnymi zestawami gatunków.

Laboratorium Williamsa wyprodukowało już kilku czołowych biologów ewolucyjnych, a Losos uznał, że pole badań anoli staje się zbyt zatłoczone. Ale żaden inny gatunek nie zdobył jego zainteresowania i był łatwy do zbadania., „Przeszedłem kilkanaście nieudanych projektów doktoranckich” – wspomina. Na niskim poziomie poważnie rozważał studia prawnicze, ale ojciec przekonał go, że świat potrzebuje herpetologów bardziej niż prawników.

Losos ostatecznie zdał sobie sprawę, że anoles są idealne do stosowania nowych narzędzi w biologii ewolucyjnej. Naukowcy dopiero zaczęli budować drzewa genealogiczne i śledzić ewolucję na podstawie różnic w białkach wśród gatunków. W pracy doktorskiej Losos porównał białka z Anoli karaibskich i zweryfikował, że ekomorfy Williamsa rzeczywiście ewoluowały niezależnie, tworząc podobne społeczności na różnych wyspach., Sam ten wgląd—wsparcie dla idei zwanej konwergentną ewolucją – „był naprawdę ważnym przełomem”, mówi Frank Burbrink, herpetolog z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej.

tymczasem inni badacze domagali się większego rygoru w badaniach nad ewolucją, wymagając dowodów, że rzekomo cechy adaptacyjne naprawdę dają organizmowi przewagę. Tak więc Losos zaczął badać różne ekomorfy anoli, z nogami i palcami o różnych rozmiarach (patrz grafika poniżej). W laboratorium prowadził je po miniaturowych torach wyścigowych i oceniał, jak dobrze przylegają do gładkich, pionowych powierzchni., Odkrył, że jaszczurki żyjące w pobliżu Ziemi, w pobliżu drapieżników, miały dłuższe nogi, które sprawiały, że były szybkie, podczas gdy żyjące wyżej w zaroślach i drzewach miały większe patyczki do przyklejania się do liści i gładkiej kory. Łącząc te dane ze swoimi badaniami drzewa genealogicznego, uzyskał jaśniejsze zrozumienie historii ewolucyjnej jaszczurek. „Był naprawdę jedną z pierwszych osób, które przeniosły tę dziedzinę do ewolucji poprzez integrację ekologii i morfologii oraz uzyskanie szerszego obrazu”, mówi Burbrink.,

znaczek Evolution na jaszczurkach zamieszkujących wyspy

podobne rozwiązania jak anole przybyły na różne Wyspy, ich wybór siedliska—od ziemi po koronę drzew—kształtował przebieg ich ewolucji. Jaszczurki żyjące w podobnych Siedliskach na różnych wyspach niezależnie wyewoluowały podobny wygląd i zachowanie, co naukowcy nazywają ewolucją konwergentną.Długość kończyn biegnących po torach wyścigowych i prętach pokrytych siateczką pokazała, że dłuższe kończyny naziemnych ślimaków pomagają im prześcignąć drapieżników., Krótsze kończyny zapewniają większą stabilność podczas trawersowania maleńkich gałązek i najlepiej sprawdzają się u jaszczurek żyjących wysoko w roślinności.ToepadsToepads to powiększone końce cyfr na stopie alizarda. Gatunki żyjące wysoko w lesie lub gdzie huragany są powszechne, wyewoluowały na większe obszary, aby pomóc im się utrzymać. Niektóre anole mogą być ustawione pionowo, a nawet zwisać do góry nogami.Roslap colorThe dewlap, płatek skóry pod brodą maleanoles, rozwija się, aby przyciągnąć kolegów i ostrzec rywali.Jaszczurki żyjące w cieniu mają jaśniejsze dla większego kontrastu, natomiast te, które przebywają w słonecznych miejscach, mają ciemniejsze.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnesshabit brightness1 Baldachim2 Gałązka3 trawa/krzak4 Ziemia/trunk1Toepad

zainspirowany eksperymentami, w których naukowcy monitorowali ewolucyjne zmiany u gupików w Trynidadzie po przeniesieniu ich do różnych strumieni, losos zaczął się zastanawiać, czy podobne badania można przeprowadzić w anolach karaibskich., I zdał sobie sprawę, że Thomas Schoener, jeden z protegowanych Williamsa, już położył podwaliny. W latach 80. Thomas i Amy Schoener (byli kiedyś małżeństwem) wprowadzili lokalne jaszczurki na małe wyspy bez jaszczurek na Bahamach, aby zbadać, w jaki sposób różna roślinność wpłynęła na zdolność gadów do rozwoju.

dekadę później Losos połączył siły z Thomasem Schoenerem, znanym ekologiem z Uniwersytetu Kalifornijskiego (UC) w Davis, aby ponownie odwiedzić te miejsca., Zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami Williamsa i Lososa, jaszczurki żyjące w zaroślach miały krótsze nogi i większe łapy niż ich przodkowie, którzy żyli na wysokich, szerokich drzewach. Adaptacje te umożliwiły im przylgnięcie do maleńkich gałązek, gdy goniły owady, aby jeść, a zmiany zajęły tylko kilka pokoleń. „Ewolucja może nastąpić bardzo szybko, gdy dobór naturalny jest bardzo silny”, mówi Losos.

pomysł jest teraz dobrze przyjęty, ale w tym czasie był sprzeczny z zakorzenionym przekonaniem, że ewolucja jest powolnym procesem., „To jedna z niewielu rzeczy, które Darwin pomylił”, mówi Losos. Postanowił dokonać dzieła swojego życia.

wkrótce musiał liczyć się z huraganami. Losos i Spiller, obecnie na emeryturze z UC Davis, wybrali wysepki z Great Exuma, aby zbadać efekty konkurencji. Na jednych wprowadzili dwa lokalne gatunki, anole zielone i brązowe, a na innych tylko jeden gatunek. W ciągu pierwszych 3 lat zauważyli, że na wyspach z obydwoma rodzajami jaszczurki brązowe wbijały zielone anole wyżej w krzaki, gdzie walczyły., Wtedy Lili uderzyła, rujnując eksperyment, zanim zobaczyli, czy zielone anole wyginą.

„byłoby tak łatwo, jestem pewien, spakować to wszystko i zrezygnować”, mówi Luke Harmon, jeden z byłych studentów Losos, a teraz biolog ewolucyjny na Uniwersytecie w Idaho. Zamiast tego Losos i Spiller wykorzystali katastrofę na swoją korzyść. Udokumentowali wielki, ale i niejednolity wpływ Lili. Wyspy na południowy zachód od Great Exuma poczuły silny przypływ sztormu i były pozbawione jaszczurek i roślinności. Życie tam musiałoby zacząć się od nowa., Na wyspach na północy wiatr i deszcz zerwały gałązki i zerwały liście, ale pozostało kilka jaszczurek, o czym informowali w pierwszej z kilku gazet o huraganach.

praca zakwestionowała powszechne założenie, że ekstremalne zdarzenia, takie jak huragany, nie napędzają ewolucji, ponieważ są rzadkie i mają losowy, nieprzewidywalny wpływ na rośliny i zwierzęta. Grupa Losos odkryła natomiast, że burze mogą być czynnikami doboru naturalnego.,

na przykład, w 2017 roku losos postdoc Colin Donihue; morfolog funkcjonalny Anthony Herrel, obecnie z francuską Narodową Agencją badawczą CNRS w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej; i koledzy odwiedzili dwa cay w Turks i Caicos, aby zmierzyć proporcje ciała żyjących tam anoli. Cztery dni po ich odejściu, dwa niemal cofające się huragany uderzyły w okolicę z wiatrami przekraczającymi 200 kilometrów na godzinę., Kiedy zespół wrócił kilka tygodni później i ponownie zbadał jaszczurki, odkryli, że ocaleni mieli większe łapy, dłuższe kończyny przednie i krótsze tylne.

w laboratorium badacze sprawdzili, jak te cechy wpływają na zdolność jaszczurek do trzymania się okoni. Przy silnym wietrze anole trzymają się kończyn przednich, ale tracą przyczepność tylnymi nogami. Naukowcy odkryli, że osoby z dłuższymi tylnymi nogami (i większą powierzchnią do złapania wiatru) łatwiej zdmuchiwały swoje okonie na wyściełaną powierzchnię., Odwrotnie, zwierzęta z krótszymi kończynami tylnymi i większymi palcami wisiały na. Hurricanes najwyraźniej wybrał dla tych cech, zespół poinformował w 2018 roku. W następnym roku okazało się, że potomstwo ocalałych również miało duże palce, co sugeruje, że adaptacja była genetyczna, a nie tylko reakcja na trzymanie się mocno.

Im więcej huraganów doświadczyła Wyspa, tym większe czubki żyjących tam jaszczurek-poinformowały 27 kwietnia w Proceedings of the National Academy of Sciences., Huragany wydają się mieć długotrwały efekt ewolucyjny.

Losos był profesorem w WashU przez 13 lat, gdy w 2005 roku na Harvardzie pojawił się Harvard, który chciał go zwerbować do swojego wydziału biologii ewolucyjnej. Mieszkaniec St. Louis i fan baseballu St. Louis Cardinals zawahał się. Po roku spędzonym na Uniwersytecie Harvarda, został kuratorem Harvard Museum of Comparative Zoology. „To była jedyna rzecz, której St.Louis nie miał” – wspomina.,

tam nadal budował reputację życzliwego, entuzjastycznego mentora. „Widziałem, jak darzył uczniów szkół średnich taką samą uwagą i szacunkiem, jak swoich najbliższych kolegów”, mówi Melissa Kemp, była doktorantka na Uniwersytecie Teksańskim w Austin. „Wydaje się, że zawsze koncentruje się na swojej pracy, ale ma również kapryśne poczucie zabawy w tym samym czasie”, mówi Michele Johnson, była studentka i biolog ewolucyjny na Uniwersytecie Trinity., Losos sportuje zegarek z anolą, którą sfotografował jako twarz i nie jest powyżej wykładania studentów, gdy jest ubrany jak dziobak—jedno z jego ulubionych zwierząt od dzieciństwa.

te cechy i silne przekonanie, że „nie ma jednego rozmiaru dla wszystkich, jeśli chodzi o interakcję ze studentami i mentorowanie” pomogły Losos rozpocząć karierę 59 absolwentów i doktorów. Obejmuje co najmniej ośmiu uczonych czarnych, Latynosów i rdzennych Amerykanów, w dziedzinie, w której brakuje różnorodności. (Chociaż 3% amerykańskich biologów to Afroamerykanie lub Czarni, np. tylko 0.,3% biologów ewolucyjnych.)

Ambika Kamath, obecnie Postdoctoral badacz na UC Berkeley, mówi Losos poparł ją całkowicie, gdy jej badania zakwestionował długo utrzymywany pomysł, że samce jaszczurki posiadają Terytoria zagrodę swoich kolegów. Zamiast tego argumentowała, że samice poruszają się i odgrywają rolę w wyborze partnera. „Byłoby mi o wiele trudniej wykonać tę pracę bez jego podniecenia” – wspomina. Losos ciężko pracował z nią, aby gazeta była odpowiednia i chętnie był współautorem., „W przeciwnym razie byłoby to po prostu dzieło tej młodej brązowej kobiety, która mogłaby łatwo zostać odrzucona jako wściekła feministka.”

Kamath i inni uczniowie chwalą Lososa za popychanie ich intelektualnie bez podważania ich pewności siebie. Harmon żartuje, że Losos nigdy nie odrzuci pomysłu od swoich uczniów, bez względu na to, jak zwariowany. Zamiast tego, po prostu zatrzymał się i powiedział ” interesujące.””W końcu doszedłem do wniosku, że może powinienem przemyśleć sprawy nieco bardziej, jeśli Jonathan uważa, że są 'interesujące'”, mówi Harmon.,

Losos i jego zespół testują swoje pomysły na ekologię i ewolucję na Wyspach Karaibskich. W jednym z ostatnich projektów, Robert Pringle, obecnie na Uniwersytecie Princeton, i Losos przetestował kluczową zasadę w ekologii – że wprowadzenie top predator ma tendencję do zwiększenia bioróżnorodności. Badacze dodali drapieżną jaszczurkę naziemną do wysp z brązowymi i zielonymi anolami. Aby uciec przed tym nowym zagrożeniem, brązowe anole zaczęły wywieszać się wyżej w liściach, wypierając zielone anole, które normalnie tam żyły i doprowadzając je do wyginięcia., Wbrew konwencjonalnej mądrości drapieżnik wydawał się spychać wyspy w kierunku mniejszej bioróżnorodności, o czym informowali 5 czerwca w naturze.

Inne ostatnie badanie, prowadzone przez jednego z byłych doktorów z Losos, zbadało wpływ inwazyjnego gatunku anoli na Dominikę. Jeszcze 20 lat temu wyspa była domem dla jednego gatunku anole. Następnie Transport drewna wprowadził drugi gatunek, który stopniowo się rozprzestrzenia. Aby zbadać, w jaki sposób gatunki rodzime i najeźdźcy wchodzą w interakcje, behawioralna ekolog Claire Dufour, obecnie na Uniwersytecie w Montpellier, użyła robotycznych jaszczurek jako podstawki dla najeźdźcy., Roboty wykonywały pompki i rozciągały Płatek sztucznej skóry pod brodą, naśladując agresywne pokazy prawdziwych jaszczurek. W odpowiedzi rodzime jaszczurki znające najeźdźców stawały się bardziej agresywne, sugerując, że najeźdźcy zmuszają tubylców do poświęcenia więcej energii na obronę swojego terytorium – poinformowała Grupa 27 marca w Journal of Animal Ecology. „Naszym największym wnioskiem jest to, że gatunki konkurują ze sobą i mają na siebie negatywne konsekwencje” – mówi Losos.

nawet gdy jego grupa nadal roznosi papiery, Losos ocenia to, czego się do tej pory nauczył., W swojej książce Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution, opublikowanej w 2017 roku, zakwestionował główne twierdzenie jednego z wielkich myślicieli w dziedzinie, Stephena Jaya Goulda, paleontologa z Harvardu, który twierdził, że przypadek odgrywa tak dużą rolę w określaniu kursu natury, że ewolucja nigdy nie obierze tej samej ścieżki dwa razy. Anoles oferują dowody przeciwne, Losos napisał: w podobnych siedliskach, wielokrotnie wyewoluowały podobne kształty ciała, rozmiary i zachowanie. Książka została napisana dla ogółu społeczeństwa, ale zrobiła wrażenie nawet na jego rówieśnikach., „Studiowałem ewolucję przez ponad 30 lat i ta książka zmusiła mnie do przemyślenia pewnych rzeczy, które wydawało mi się, że wiem o biologii i ewolucji”, mówi Christopher Austin, biolog ewolucyjny i kurator herpetologii w Muzeum Nauk Przyrodniczych Louisiana State University.

Losos opuścił Harvard w 2018 roku, zwabiony nową pracą w WashU i perspektywą powrotu do rodzinnego miasta, kotów i żony, która ma udaną karierę w branży nieruchomości i nie podąża za nim do Massachusetts., Obecnie kieruje Living Earth Collaborative, inicjatywą badawczą bioróżnorodności, która łączy ekspertów z Missouri Botanical Garden, St. Louis Zoo i WashU. Pracuje nad książką o ewolucji w kocie domowym, innym ze swoich ulubionych gatunków.

i nadal unika huraganów. Losos i współpracownicy próbowali ocenić długofalowy wpływ ewolucyjny drapieżnych jaszczurek, które wprowadzili na niektóre Wyspy Bahamów. „Nie wiem, czy kiedykolwiek tam dotrzemy” – mówi. Co kilka lat nadchodzi huragan i zdmuchuje ewoluujące jaszczurki.

---