Möt Lizard Man, en reptilälskande biolog som tar itu med några av de största frågorna i evolution

morgonen den 17 oktober 1996 började som vanligt för Jonathan losos., Den evolutionära biologen donned en bred hatt och slathered på solskyddsmedel, sedan leds med båt till flera namngivna öar utanför Great Exuma Island i Bahamas. Tre år tidigare hade han och ekologen David Spiller introducerat lokala ödlearter där för att lära sig hur de skulle tävla på en gång ödlalös plats. Paret tillbringade dagen snarning ödlor, notera deras exakta platser, och ta lager av insekter, spindlar och vegetation. De var oroliga för rapporter om en förestående orkan, men lokalbefolkningen verkade säker på att det skulle veer off och skona öarna, som vanligt.,

inte den här gången. Nästa dag hjälpte Losos och Spiller sina hotellägare att gå ombord på fönstren i sin strandstuga på Great Exuma som orkanen Lili Bar ner på ön. När vinden plockade upp och de första squalls dumpade regn, de scurried till en aska block bygga upp en kulle. Den natten blåste vinden av delar av taket och fällde palmer. En stormvåg på 4 meter översvämmade gatorna, och 2 dagar senare hittade de sin hyrda motorbåt fast i ett träd.

ödlorna hade det ännu värre., När Losos och Spiller äntligen gjorde det tillbaka till sina mest utsatta studieplatser, blev öarna avskalade nästan av pensel och alla ödlor var borta. Men bakslaget för Losos Projekt var början på ett nytt kapitel i sin forskning om hur djuren anpassar sig till de varierade, föränderliga miljöerna på öar i och runt Karibien.

sedan Lili, ett halvt dussin andra orkaner har översvämmade öar och svepte bort djur flyttade dit av Losos, som är baserad på Washington University i St.Louis (WashU), och hans team., Men han och hans kollegor har framhärdat och samlar in data om hur djuren anpassar sig till rovdjur, stormskador och andra utmaningar—naturliga och de som forskarna har konstruerat. En livslång reptil entusiast, losos drivs delvis av hans passion för en grupp ödlor som kallas anoler, som trivs i syd-och Centralamerika och i hela Karibien.

han ser dem också som en möjlighet. Nästan hälften av de 400 anole-arterna lever på öar, och deras olika livsstil, livsmiljöer och historier har visat sig vara ett fordon för att utforska några av evolutionens största frågor., ”Jonathans öar är som gigantiska provrör, och han är den ultimata tinkerer”, säger Martha Muñoz, en evolutionär biolog vid Yale University.

losos forskning om anoler har visat att utvecklingen kan ske snabbare än de flesta forskare hade antagit, och att—i motsats till vad vissa ledande tänkare har föreslagit—det är ofta förutsägbart. Inför liknande utmaningar utvecklas ofta liknande lösningar hos olika befolkningsgrupper. Längs vägen har Losos mentor dussintals unga forskare, och vissa bär nu sitt arbete i nya riktningar., ”Utöver sina många bidrag till fältet har Jonathan också ändrat vetenskapens gång helt enkelt genom att vara den Han är”, säger Muñoz, en tidigare student. ”Han är ett bevis på att framgång är rikare och mer givande när den åtföljs av vänlighet och ödmjukhet.”

märkligt nog, 1950-talet TV-show lämna det till Bäver började Losos ner denna väg. När 7-årig Bäver tog hem en husdjursalligator, frågade unga Losos sina föräldrar om han också kunde få en. Hans mamma var emot det, men hans far sa att han skulle fråga en vän till familjen, biträdande chef för St. Louis Zoo, om råd., En framgångsrik affärsman, senior Losos älskade också djur, tog sin familj på natursemester, gick med i djurparkens styrelse och till och med finansierade djurparkens förvärv av en baby elefant från Thailand, som han kallade Carolyn för att hedra sin fru.

till allas förvåning godkände regissören hjärtligt och sa att han hade en alligator som barndomsdjur var hur han fick sin start i herpetologi. Så junior Losos förvärvade flera baby caimans, som bodde i en barnpool i källaren på vintern och i en häst tråg på gården resten av året., Bara några gånger rymde djuren och terroriserade grannarna. Losos arbetade somrar på zoo tills partway genom college, så småningom donera sina caimans till en zookeeper. ”Jonathan började som ett litet barn som älskade naturen, oändligt plågande personal på sin lokala zoo, fånga ödlor på familjesemester, och han har aldrig förlorat den gnistan”, säger Harry Greene, herpetolog emeritus vid Cornell University och Losos graduate school rådgivare.,

som grundutbildning vid Harvard University föll Losos under ledning av herpetologen Ernest Williams. Ibland kallad fadern till anole biologi, Williams hade insett att anoler på olika karibiska öar utvecklats oberoende., Men på varje ö hade han hittat en liknande uppsättning kroppstyper eller”ecomorphs” —en specialiserad för att leva i borsten, en annan för att gripa kvistar och fortfarande andra för livet högt i träden. Dessa paralleller föreslog att om omständigheterna var likartade, skulle evolutionen konvergera på samma uppsättning egenskaper och bilda samhällen med liknande uppsättningar arter.

Williams labb hade redan producerat flera ledande evolutionsbiologer, och Losos tänkte att området för anole-forskning blev för trångt. Men ingen annan art båda fångade hans intresse och var lätt att studera., ”Jag gick igenom ett dussin misslyckade doktorandprojekt”, påminner han om. Vid en låg punkt ansåg han allvarligt lagskolan, men hans pappa övertygade honom om att världen behövde herpetologer mer än advokater.

losos insåg så småningom att anoler var perfekta för att tillämpa nya verktyg i evolutionsbiologi. Forskare började just bygga släktträd och spårutveckling baserat på proteinvariationer bland arter. För hans Ph. D., Losos jämfört proteiner i Västindien anoles och kontrollerat att Williams ecomorphs hade verkligen utvecklats oberoende av varandra för att bilda liknande samhällen på olika öar., Den insikten ensam—stöd för en idé som heter convergent evolution – ”var ett riktigt viktigt genombrott”, säger Frank Burbrink, en herpetolog på American Museum of Natural History.

under tiden krävde andra forskare mer rigor i evolutionsstudier genom att kräva bevis som förmodligen adaptiva egenskaper verkligen ger en organism en fördel. Så Losos började studera olika anole ecomorphs, med ben och toepads av varierande storlek (se bild nedan). I labbet körde han dem ner miniatyr racerbanor och bedömde hur bra de höll fast vid släta, vertikala ytor., Han fann att ödlor som bodde nära marken, nära rovdjur, hade längre ben som gjorde dem snabba, medan de som bodde högre i pensel och träd hade större paddor att hålla sig till löv och slät bark. Genom att kombinera dessa data med hans släktträdstudier fick han en tydligare känsla av ödlarnas evolutionära historia. Han” var verkligen en av de första som flyttade fältet till att göra evolution genom att integrera ekologi och morfologi och få större bild”, säger Burbrink.,

evolutionens stämpel på ölevande ödlor

liknande lösningar som anoler anlände på olika öar, deras val av livsmiljö—från marken till trädkronorna—formade utvecklingen. Ödlor som lever i liknande livsmiljöer på olika öar utvecklades självständigt liknande utseende och beteende, i vad forskare kallar konvergent evolution.Lem längd kör ödlor på tävlingsbanor och mesh-täckta stavar demonstrerade att de längre lemmar av groundwellers hjälpa dem outrunpredators., Kortare lemmar ger större stabilitet för att korsa små kvistar och fungerar bäst för ödlor som lever högt i vegetationen.ToepadsToepads är de förstorade ändarna av siffrorna på alizards fot. Arter som lever högt i skogen ellerdär orkaner är vanliga har utvecklats stortvägar för att hjälpa dem att hänga på. Vissa anoler kanklim vertikalt och till och med hänga upp och ner.Dewlap colorThe dewlap, en flik av hud under hakan av maleanoler, utvecklas för att locka kompisar och varna rivaler.Ödlor som lever i skugga har ljusare förökad kontrast, medan de som hänger i soliga fläckar har mörkare.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnessHabitat brightness1 Canopy2 Twig3 Gräs/bush4 Marken/trunk1Toepad

Inspirerad av experiment där forskare övervakas evolutionära förändringar i guppy på Trinidad efter att omplacera dem till olika strömmar, Losos började undra om liknande studier skulle kunna göras i Västindien anoles., Och han insåg att Thomas Schoener, en av Williams protégés, redan hade lagt grunden. På 1980-talet introducerade Thomas och Amy Schoener (de var en gång gifta) lokala ödlor till små ödlor i Bahamas för att undersöka hur olika vegetationer påverkade reptilernas förmåga att trivas.

ett decennium senare samarbetade Losos med Thomas Schoener, då en känd ekolog vid University of California (Uc), Davis, för att återkomma till dessa webbplatser., I överensstämmelse med Williams och Losos tidigare fynd hade ödlor som bodde i skubbig vegetation kortare ben och större paddor än sina förfäder, som hade bott i långa, breda träd. Dessa anpassningar gjorde det möjligt för dem att hålla fast vid små kvistar när de jagade ner insekter att äta, och förändringarna hade bara tagit några generationer. ”Evolutionen kan ske mycket snabbt när det naturliga urvalet är mycket starkt”, säger Losos.

tanken är nu väl accepterad, men vid den tiden gick den mot den förankrade tron att evolutionen var en långsam process., ”Detta är en av de få saker som Darwin fick fel”, säger Losos. Han bestämde sig för att göra anoles till sitt livsverk.

han var snart tvungen att räkna med orkaner. Losos och Spiller, nu pensionerad från UC Davis, hade valt holmar utanför Great Exuma för att studera effekterna av konkurrens. På vissa introducerade de två lokala arter, de gröna och bruna anolerna och på andra, bara en enda art. Under de första 3 åren märkte de att på öar med båda typerna körde de bruna ödlorna de gröna anolerna högre in i buskarna, där de kämpade., Det var då Lili slog och förstörde experimentet innan de kunde se om de gröna anolerna skulle gå utdöda.

”det skulle ha varit så lätt, jag är säker, att packa allt i och ge upp”, säger Luke Harmon, en av Losos tidigare studenter och nu en evolutionär biolog vid universitetet i Idaho. I stället använde Losos och Spiller katastrofen till sin fördel. De dokumenterade Lili ’ s stor, men också ojämn, påverkan. Öar sydväst om Great Exuma kände stöten av stormen uppsving och saknade ödlor och vegetation. Livet där måste börja om., På öar i norr, vinden och regnet knäppte kvistar och rippade blad men några ödlor kvar, rapporterade de i den första av flera papper om orkaner.

arbetet utmanade ett utbrett antagande att extrema händelser som orkaner inte driver evolutionen eftersom de är sällsynta och har slumpmässiga, oförutsägbara effekter på växter och djur. Losos-gruppen upptäckte istället att stormar kan vara agenter för naturligt urval.,

Till exempel, i och med 2017 Losos är postdoc Colin Donihue, funktionella morphologist Anthony Herrel, nu med det franska nationella forskningsinstitut CNRS på National Museum of Natural History, och kollegor besökte två cays i Turks-och Caicosöarna att mäta kroppens proportioner anoles som bor där. Fyra dagar efter att de lämnat, slog två nästan back-to-back orkaner området med vindar på mer än 200 kilometer i timmen., När laget återvände några veckor senare och omvärderade ödlorna fann de att de överlevande tenderade att ha större paddor, längre framben och kortare bakben.

tillbaka i labbet testade forskarna hur dessa egenskaper påverkar ödlarnas förmåga att hålla fast vid en abborre. I en stark vind hänger anoler på med sina framben, men de förlorar sitt grepp med bakbenen. Vevar upp en luftblåsare fann forskarna att de med längre bakben (och mer yta för vinden att fånga) blev blåsta av sina sittpinnar på en vadderad yta lättare., Omvänt hängde djur med kortare bakben och större paddor på. Orkanerna hade tydligen valt ut för dessa egenskaper, rapporterade laget i 2018. Följande år fann de att avkomman till de överlevande också hade stora toepads, vilket tyder på att anpassningen var genetisk och inte bara en reaktion på att hålla fast vid tätt.

laget har sedan dess mätt toepad storlek i 188 ödla arter över Karibien. Ju fler orkaner en ö har upplevt, desto större toepads av ödlor som bor där, rapporterade de den 27 April i Proceedings of the National Academy of Sciences., Orkaner verkar ha haft en långsiktig evolutionär effekt.

Losos hade varit professor vid WashU i 13 år när Harvard kom att ringa 2005 och försökte rekrytera honom till sin evolutionära biologiavdelning. En St. Louis infödd och en hardcore St. Louis Cardinals baseball fan, tvekade han. Han gjorde till och med ett årligt sabbatsår vid Harvard innan han slutligen accepterade, till stor del eftersom positionen inkluderade ett curatorship vid Harvard Museum of Comparative Zoology. ”Det var det enda St. Louis inte hade”, minns han.,

där fortsatte han att bygga på ett rykte för att vara en snäll, entusiastisk mentor. ”Jag har sett honom ge gymnasieelever samma uppmärksamhet och respekt som han ger sina närmaste kollegor, säger Melissa Kemp, tidigare postdoc nu vid University of Texas, Austin. ”Han verkar alltid vara fokuserad på sitt arbete, men han har också en nyckfull känsla av roligt samtidigt”, säger Michele Johnson, en tidigare student och en evolutionär biolog vid Trinity University., Losos sport en klocka med en anole han fotograferade som sitt ansikte och är inte över föreläser studenter medan klädd som en platypus—en av hans favoritdjur sedan barndomen.

dessa egenskaper och en fast tro på att ”det finns ingen one-size-fits-all när det gäller hur man interagerar med och mentor studenter” har hjälpt Losos lansera karriärer 59 doktorander och postdocs. De inkluderar minst åtta svarta, Latino och indianska forskare, på ett fält som saknar mångfald. (Även om 3% av amerikanska biologer är afroamerikanska eller svarta, till exempel bara 0.,3% av evolutionsbiologer är.)

Ambika Kamath, nu en postdoktoral forskare vid UC Berkeley, säger Losos stödde henne helt när hennes studier utmanade den långvariga tanken att manliga ödlor håller territorier för att corral sina kompisar. Hon argumenterade istället för att kvinnor flyttar runt och spelar en roll i mate choice. ”Det skulle ha varit mycket svårare för mig att göra det arbetet utan hans spänning”, minns hon. Losos arbetade hårt med henne för att få tidningen precis rätt och var angelägen om att vara medförfattare., ”Annars skulle det bara ha varit arbetet med denna unga bruna kvinna som lätt kunde ha blivit avskedad som en arg feminist.”

Kamath och andra studenter berömmer Losos för att driva dem intellektuellt utan att undergräva deras förtroende. Harmon skämt att Losos aldrig skulle avfärda en idé från sina elever, oavsett hur knäppt. Istället skulle han bara pausa och säga ” intressant.””Så småningom räknade jag ut att jag kanske borde tänka saker genom lite mer, om Jonathan tyckte att de var ”intressanta”, säger Harmon.,

Losos och hans team fortsätter att testa sina idéer om ekologi och evolution på karibiska öarna. I ett nytt projekt, Robert Pringle, nu vid Princeton University, och Losos testade en nyckelprincip i ekologi – att införa en topp rovdjur tenderar att öka den biologiska mångfalden. Forskarna lade till en rovdjur som bodde ödla till öar med bruna och gröna anoler. För att undkomma detta nya hot började de bruna anolerna hänga högre i lövverket, förskjuta de gröna anolerna som normalt bodde där och driva dem mot utrotning., I motsats till konventionell visdom tycktes rovdjuret driva öarna mot lägre biologisk mångfald, de rapporterade den 5 juni i naturen.

en annan ny studie, ledd av en av Losos tidigare postdocs, undersökte effekterna av en invasiv anolart på Dominica. Fram till 20 år sedan var ön hem för en enda anole Art. Sedan introducerade en timmerleverans en andra art som gradvis sprider sig. För att studera hur de infödda och invaderarterna interagerar, använde beteende-ekologen Claire Dufour, nu vid Montpelliers universitet, robotiserade ödlor som stand-ins för invaderaren., Robotarna gjorde pushups och förlängde en flik av falsk hud under hakan och efterliknade de aggressiva skärmarna av riktiga ödlor. Som svar, infödda ödlor som är bekanta med invaderarna postade mer aggressivt, vilket tyder på att invaderarna tvingar infödingarna att förbruka mer energi som försvarar sitt territorium, rapporterade gruppen den 27 Mars i Journal of Animal Ecology. ”Vår största slutsats är att arten tävlar och har negativa konsekvenser för varandra”, säger Losos.

även när hans grupp fortsätter att pressa ut papper bedömer Losos vad han hittills har lärt sig., I sin bok Improbable Destinies: Fate, Chance och The Future of Evolution, publicerad i 2017, utmanade han en stor strid om en av fältets stora tänkare, Stephen Jay Gould, Harvard paleontologen som hävdade att chance spelar en så stor roll för att bestämma naturens kurs att evolutionen aldrig skulle ta samma väg två gånger. Anoler erbjuder bevis för motsatsen, skrev Losos: i liknande livsmiljöer har de upprepade gånger utvecklats liknande kroppsformer, storlekar och beteende. Boken skrevs för allmänheten, men det gjorde ett intryck även på sina kamrater., ”Jag har studerat utvecklingen för 30-plus år, och den här boken fick mig att tänka på vissa saker som jag trodde att jag visste om biologi och evolution”, säger Christopher Austin, en evolutionär biolog och herpetology intendent vid Louisiana State University Museum of Natural Science.

Losos lämnade Harvard 2018, lockas av ett nytt jobb på WashU och utsikterna att återvända till sin hemstad, hans katter och hans fru, som har en framgångsrik fastighetskarriär och följde honom inte till Massachusetts., Han leder nu Living Earth Collaborative, ett forskningsinitiativ för biologisk mångfald som förenar experter på Missouri Botanical Garden, St. Louis Zoo och WashU. Han arbetar på en bok om evolution i huskatten, en annan av hans favoritarter.

och han fortfarande ducka orkaner. Losos och kollegor har försökt att bedöma de långsiktiga evolutionära effekterna av rovödlor som de har introducerat till vissa öar i Bahamas. ”Jag vet inte om vi någonsin kommer dit”, säger han. Med några år kommer en orkan igenom och blåser de utvecklande ödlorna bort.

---