Voldoen aan de Lizard Man, een reptiel-liefdevolle bioloog aanpak van enkele van de grootste vragen in de evolutie
De ochtend van 17 oktober 1996 begon zoals gebruikelijk voor Jonathan Losos., De evolutionaire bioloog trok een brede hoed aan en droeg zonnebrandcrème, waarna hij per boot naar verschillende naamloze eilandjes voor Great Exuma Island in de Bahama ‘ s ging. Drie jaar eerder, hij en ecoloog David Spiller had lokale hagedissoorten daar geïntroduceerd om te leren hoe ze zouden concurreren op een ooit hagedisloze plaats. Het paar bracht de dag door met het vangen van hagedissen, het noteren van hun exacte locaties, en het inventariseren van de insecten, spinnen en vegetatie. Ze waren bezorgd over meldingen van een dreigende orkaan, maar de lokale bevolking leek er zeker van dat het zou wijken en de eilanden zou sparen, zoals gewoonlijk.,
Deze keer echter niet. De volgende dag hielpen Losos en Spiller hun hoteleigenaar de ramen van hun huisje aan het strand op Great Exuma op te laden toen orkaan Lili op het eiland neerboorde. Toen de wind opsteeg en de eerste storm regen dumpte, haastten ze zich naar een betonblok dat een heuvel opbouwde. Die nacht blies de wind delen van het dak af en kapte palmbomen. Een stormvloed van 4 meter overstroomde de straten, en 2 dagen later vonden ze hun gehuurde Motorboot vast in een boom.
de hagedissen hadden het nog erger., Toen Losos en Spiller eindelijk terug waren naar hun meest blootgestelde studieplekken, waren de eilanden bijna kaal en alle hagedissen verdwenen. Maar de tegenslag voor Losos ‘ project was het begin van een nieuw hoofdstuk in zijn onderzoek naar hoe de dieren zich aanpassen aan de gevarieerde, veranderlijke omgevingen op eilanden in en rond het Caribisch gebied.sinds Lili hebben een half dozijn andere orkanen eilandjes overspoeld en dieren weggevaagd die daar zijn verplaatst door Losos, die is gevestigd aan de Washington University in St.Louis (WashU), en zijn team., Maar hij en zijn collega ‘ s hebben doorgezet, het verzamelen van gegevens over hoe de dieren zich aanpassen aan roofdieren, stormschade, en andere uitdagingen—natuurlijke en die gekunsteld door de onderzoekers. Losos, een levenslange reptielenliefhebber, wordt mede gedreven door zijn passie voor een groep hagedissen genaamd anoles, die gedijen in Zuid-en Midden-Amerika en in het Caribisch gebied.
hij ziet ze ook als een kans. Bijna de helft van de 400 anole-soorten leeft op eilanden, en hun diverse levensstijlen, habitats en geschiedenissen zijn een middel gebleken om enkele van de grootste vragen van de evolutie te onderzoeken., “Jonathan’ s Eilanden zijn net gigantische reageerbuisjes en hij is de ultieme knutselaar”, zegt Martha Muñoz, evolutionair bioloog aan Yale University.
Deze Zuid-Amerikaanse hagedis wordt de Pinocchio-anool (Anolis proboscis) genoemd.,
LUCAS BUSTAMANTE
Losos ‘ onderzoek naar anolen heeft aangetoond dat evolutie sneller kan plaatsvinden dan de meeste wetenschappers hadden aangenomen, en dat—in tegenstelling tot wat sommige vooraanstaande denkers hebben voorgesteld—het vaak voorspelbaar is. Geconfronteerd met soortgelijke uitdagingen ontwikkelen verschillende bevolkingsgroepen vaak soortgelijke oplossingen. Onderweg heeft Losos tientallen jonge wetenschappers begeleid, en sommigen dragen zijn werk nu in nieuwe richtingen., “Naast zijn vele bijdragen aan het veld, heeft Jonathan ook de koers van de wetenschap veranderd door simpelweg te zijn wie hij is,” zegt Muñoz, een oud-student. “Hij is het bewijs dat succes rijker en lonender is wanneer het gepaard gaat met vriendelijkheid en nederigheid.”
vreemd genoeg, de jaren 1950 TV-show Leave it to Beaver begon Losos op deze weg. Toen de 7-jarige Bever een alligator mee naar huis nam, vroeg de jonge Losos aan zijn ouders of hij er ook een kon krijgen. Zijn moeder was ertegen, maar zijn vader zei dat hij een vriend van de familie, de adjunct-directeur van de St.Louis Zoo, om advies zou vragen., Een succesvolle zakenman, de senior Losos hield ook van dieren, nemen zijn familie op natuurvakanties, toetreden tot het bestuur van de dierentuin, en zelfs de aankoop van de dierentuin van een baby olifant uit Thailand, die hij noemde Carolyn ter ere van zijn vrouw.
tot ieders verbazing keurde de directeur het van harte goed, waarbij hij zei dat het hebben van een alligator als huisdier in zijn kindertijd de manier was waarop hij zijn start in herpetologie kreeg. Zo verwierven de junior Losos verschillende baby kaaimannen, die in de winter in een babybadje in de kelder woonden en de rest van het jaar in een paardentrog op het erf., Slechts een paar keer ontsnapten de dieren en terroriseerden de buren. Losos werkte zomers in de dierentuin tot een deel van de universiteit, uiteindelijk doneren zijn kaaimannen aan een zookeeper. “Jonathan begon als een klein kind dat van de natuur hield, eindeloos het personeel van zijn plaatselijke dierentuin lastig viel, hagedissen ving op familievakanties, en hij heeft die vonk nooit verloren,” zegt Harry Greene, emeritus herpetoloog aan Cornell University en adviseur van de graduate school van Losos.,
Op 12-jarige leeftijd ving Jonathan Losos een groene anool, een van de soorten die zijn levenswerk zou worden.
met dank aan JONATHAN LOSOS
als undergraduate aan de Harvard University viel Losos onder de voogdij van herpetoloog Ernest Williams. Soms aangeduid als de vader van anole biologie, Williams had erkend dat anolen op verschillende Caribische eilanden onafhankelijk geëvolueerd., Toch had hij op elk eiland een soortgelijke set van lichaamstypes of “ecomorphs”gevonden—een gespecialiseerd voor het leven in de borstel, een ander voor het grijpen van twijgen, en nog Anderen Voor het leven hoog in de bomen. Deze parallellen suggereerden dat wanneer de omstandigheden vergelijkbaar waren, de evolutie zou convergeren op dezelfde reeks eigenschappen en gemeenschappen met soortgelijke verzamelingen van soorten zou vormen.Williams ‘ lab had al een aantal toonaangevende evolutionaire biologen geproduceerd, en Losos vond dat het gebied van anole onderzoek te druk werd. Maar geen enkele andere soort trok zijn interesse en was gemakkelijk te bestuderen., “Ik ging door een dozijn mislukte Ph. D. projecten,” herinnert hij zich. Op een dieptepunt overwoog hij serieus rechten te studeren, maar zijn vader overtuigde hem dat de wereld herpetologen meer nodig had dan advocaten.Losos realiseerde zich uiteindelijk dat anolen perfect waren voor het toepassen van nieuwe hulpmiddelen in de evolutionaire biologie. Onderzoekers begonnen net stambomen te bouwen en evolutie te traceren op basis van eiwitvariaties tussen soorten. Voor zijn Ph.D. vergeleek Losos eiwitten in Caribische anolen en verifieerde dat Williams ‘ ecomorphs inderdaad onafhankelijk waren geëvolueerd om soortgelijke gemeenschappen op verschillende eilanden te vormen., Dat inzicht alleen al-ondersteuning voor een idee dat convergente evolutie heet – “was een echt belangrijke doorbraak”, zegt Frank Burbrink, een herpetoloog bij het American Museum of Natural History.
ondertussen riepen andere onderzoekers om meer rigor in evolutiestudies door bewijs te eisen dat zogenaamd adaptieve eigenschappen een organisme echt een voordeel geven. Dus Losos begon verschillende anole ecomorphs te bestuderen, met benen en toepads van verschillende grootte (zie afbeelding hieronder). In het lab haalde hij ze over miniatuurracebanen en beoordeelde hoe goed ze zich vastklampten aan gladde, verticale oppervlakken., Hij ontdekte dat hagedissen in de buurt van de grond, dicht bij roofdieren, langere poten hadden die hen snel maakten, terwijl degenen die hoger in borstel en bomen leefden Grotere toepads hadden om aan bladeren en gladde schors te plakken. Door deze gegevens te combineren met zijn stamboomstudies kreeg hij een duidelijker beeld van de evolutionaire geschiedenis van de hagedissen. Hij” was echt een van de eerste mensen om het veld te bewegen in het doen van evolutie door het integreren van ecologie en morfologie en het krijgen van het grotere plaatje, ” Burbrink zegt.,
Evolution ‘ s stamp on island-dwelling hagedissen
op eilanden in en rond het Caribisch gebied worden 173 soorten anole hagedissen geconfronteerd met een reeks verschillende omgevingen, roofdieren en concurrenten, samen met periodieke stormen. Het resultaat is een evolutielaboratorium, waar wetenschappers de snelheid en het verloop van de aanpassing hebben kunnen volgen.,
Geïnspireerd door experimenten waarin onderzoekers volgden de evolutionaire veranderingen in de guppy ‘ s in Trinidad na verhuizing naar een andere stromen, Losos begon me af te vragen of vergelijkbare studies gedaan kon worden in het Caribisch gebied anolissen., En hij realiseerde zich dat Thomas Schoener, een van Williams ‘ beschermelingen, de basis al had gelegd. In de jaren 80 introduceerden Thomas en Amy Schoener (ooit getrouwd) lokale hagedissen op kleine hagedisloze eilanden in de Bahama’ s om te onderzoeken hoe verschillende vegetatie het vermogen van reptielen om te gedijen beïnvloedde.een decennium later werkte Losos samen met Thomas Schoener, destijds een gerenommeerd ecoloog aan de University of California (UC), Davis, om deze sites opnieuw te bezoeken., In overeenstemming met Williams en Losos ‘ eerdere bevindingen, hagedissen leven in scrubbige vegetatie had kortere poten en grotere toepads dan hun voorouders, die had geleefd in hoge, brede bomen. Door deze aanpassingen konden ze zich vastklampen aan kleine takjes terwijl ze insecten joegen om te eten, en de veranderingen hadden slechts een paar generaties geduurd. “Evolutie kan heel snel gebeuren als natuurlijke selectie erg sterk is”, zegt Losos.
het idee is nu goed geaccepteerd, maar in die tijd ging het in tegen de diepgewortelde overtuiging dat evolutie een langzaam proces was., “Dit is een van de weinige dingen die Darwin fout had”, zegt Losos. Hij besloot anoles zijn levenswerk te maken.hij moest al snel rekening houden met orkanen. Losos en Spiller, nu gepensioneerd van UC Davis, hadden de eilandjes van Great Exuma gekozen om de effecten van concurrentie te bestuderen. Op sommige, introduceerden ze twee lokale soorten, de groene en bruine anolen, en op andere, slechts een enkele soort. In de eerste 3 jaar merkten ze dat op eilanden met beide soorten, de bruine hagedissen de groene anolen hoger in de struiken dreven, waar ze worstelden., Toen sloeg Lili toe en verpestte het experiment voordat ze konden zien of de groene anolen zouden uitsterven.”ik weet zeker dat het zo makkelijk zou zijn geweest om alles in te pakken en op te geven”, zegt Luke Harmon, een van Losos ‘ oud-studenten en nu evolutionair bioloog aan de Universiteit van Idaho. In plaats daarvan gebruikten Losos en Spiller de ramp in hun voordeel. Ze documenteerden Lili ‘ s geweldige, maar ook fragmentarische impact. Eilanden ten zuidwesten van Great Exuma voelden het zwaarst van de stormvloed en waren verstoken van hagedissen en vegetatie. Het leven daar zou opnieuw moeten beginnen., Op eilanden in het noorden, de wind en regen brak twijgen en rukte bladeren af, maar een paar hagedissen bleven, meldden ze in de eerste van verschillende kranten over orkanen.
het werk betwistte een wijdverbreide aanname dat extreme gebeurtenissen zoals orkanen de evolutie niet aansturen omdat ze zeldzaam zijn en willekeurige, onvoorspelbare effecten hebben op planten en dieren. De Losos groep ontdekte in plaats daarvan dat stormen agenten van natuurlijke selectie kunnen zijn.,
Jonathan Losos (rechtsvoor), met een Harvard University Herpetology class in Costa Rica, heeft naam gemaakt als mentor en onderzoeker.,
met dank aan JONATHAN LOSOS
bijvoorbeeld: in 2017 bezochten Losos ‘postdoc Colin Donihue; functioneel morfoloog Anthony Herrel, nu bij het Franse nationale onderzoeksbureau CNRS in het Nationaal Museum voor natuurgeschiedenis; en collega’ s bezochten twee cays in de Turken en Caicos om de lichaamsdelen van de daar levende anolen te meten. Vier dagen nadat ze vertrokken, twee bijna back-to-back orkanen getroffen het gebied met wind van meer dan 200 kilometer per uur., Toen het team een paar weken later terugkeerde en de hagedissen opnieuw opmeten, ontdekten ze dat de overlevenden meestal grotere toepads, langere voorpoten en kortere achterpoten hadden.
terug in het lab testten de onderzoekers hoe deze eigenschappen het vermogen van de hagedissen om een baars vast te houden beïnvloeden. Bij een sterke wind houden anolen zich vast met hun voorpoten, maar ze verliezen hun grip met de achterpoten. Door een luchtblazer aan te zetten, ontdekten de onderzoekers dat degenen met langere achterpoten (en meer oppervlakte voor de wind om te vangen) gemakkelijker van hun zitstokken op een opgevuld oppervlak werden geblazen., Omgekeerd hingen dieren met kortere achterpoten en grotere toepads aan. De hurricanes hadden blijkbaar gekozen voor die eigenschappen, meldde het team in 2018. Het volgende jaar vonden ze dat nakomelingen van de overlevenden ook grote toepads hadden, wat suggereert dat de aanpassing genetisch was en niet alleen een reactie op het vasthouden van Strak.
het team heeft sindsdien toepad grootte gemeten in 188 hagedis soorten in het Caribisch gebied. Hoe meer orkanen een eiland heeft meegemaakt, hoe groter de toepads van de hagedissen die er wonen, meldden ze op 27 April in de Proceedings van de National Academy of Sciences., Orkanen lijken een evolutionair effect op lange termijn te hebben gehad.Losos was al 13 jaar professor aan WashU toen Harvard in 2005 kwam om hem te rekruteren voor de afdeling evolutionaire biologie. Een St. Louis inwoner en een hardcore St. Louis Cardinals honkbalfan, hij aarzelde. Hij deed zelfs een sabbatical van een jaar aan Harvard voordat hij uiteindelijk accepteerde, voor een groot deel omdat de functie een curatorschap omvatte aan het Harvard Museum of Comparative Zoology. “Dat was het enige wat St.Louis niet had,” herinnert hij zich.,daar bleef hij voortbouwen op een reputatie als een vriendelijke, enthousiaste mentor. “Ik heb hem middelbare scholieren dezelfde aandacht en respect zien geven als zijn naaste collega ‘s”, zegt Melissa Kemp, een voormalige postdoc nu aan de Universiteit van Texas, Austin. “Hij lijkt altijd gefocust te zijn op zijn werk, maar hij heeft tegelijkertijd ook een grillig gevoel voor plezier”, zegt Michele Johnson, een voormalig student en evolutionair bioloog aan Trinity University., Losos sport een horloge met een anole die hij fotografeerde als zijn gezicht en is niet boven het geven van college studenten terwijl gekleed als een vogelbekdier—een van zijn favoriete dieren sinds de kindertijd.
Deze eigenschappen en de vaste overtuiging dat “er geen one-size-fits-all is in termen van hoe om te gaan met en mentor studenten” hebben Losos geholpen om de carrières van 59 afgestudeerde studenten en postdocs op gang te brengen. Ze omvatten ten minste acht zwarte, Latino, en Native American geleerden, in een gebied dat diversiteit ontbreekt. (Hoewel 3% van de Amerikaanse biologen Afro-Amerikaans of zwart zijn, bijvoorbeeld, slechts 0.,3% van de evolutionaire biologen zijn dat.)
Ambika Kamath, nu een postdoctoraal onderzoeker aan UC Berkeley, zegt dat Losos haar volledig steunde toen haar studies het al lang gekoesterde idee uitdaagden dat mannelijke hagedissen territoria hebben om hun partners te kralen. Ze betoogde in plaats daarvan dat vrouwen bewegen en een rol spelen in partner keuze. “Het zou veel moeilijker zijn geweest voor mij om dat werk te doen zonder zijn opwinding”, herinnert ze zich. Losos werkte hard met haar om de krant precies goed te krijgen en stond te popelen om coauteur te worden., “Anders zou het gewoon het werk zijn geweest van deze jonge bruine vrouw die gemakkelijk had kunnen worden afgedaan als een boze feministe.”
Kamath en andere studenten prijzen Losos voor het intellectueel pushen van hen zonder hun vertrouwen te ondermijnen. Harmon grapt dat Losos nooit een idee van zijn studenten zou afwijzen, hoe MAF ook. In plaats daarvan pauzeerde hij en zei: “interessant.”Uiteindelijk kwam ik erachter dat ik misschien wat meer moest nadenken, als Jonathan vond dat ze ‘interessant’ waren”, zegt Harmon.,Losos en zijn team blijven hun ideeën over ecologie en evolutie op de Caribische eilanden testen. In een recent project testten Robert Pringle, nu aan Princeton University, en Losos een belangrijk principe in de ecologie-dat de introductie van een top roofdier de biodiversiteit verhoogt. De onderzoekers voegden een roofzuchtige grondbewonende hagedis toe aan Eilanden met bruine en groene anolen. Om aan deze nieuwe dreiging te ontsnappen, begonnen de bruine anolen hoger in het gebladerte te hangen, waardoor de groene anolen die daar normaal leefden, werden verdrongen en naar uitsterven werden gedreven., In tegenstelling tot conventionele wijsheid, leek het roofdier de eilanden te duwen naar een lagere biodiversiteit, meldden ze op 5 juni in de natuur.
in videoframes van een laboratoriumsimulatie van een orkaan laat de wind eerst de achterpoten van een hagedis los en blaast ze vervolgens naar buiten, totdat het dier zijn grip volledig verliest.,
Colin Donihue
een andere recente studie, geleid door een van de Voormalige postdocs van Losos, onderzocht de effecten van een invasieve anoolsoort op Dominica. Tot 20 jaar geleden was het eiland de thuisbasis van een enkele anole soort. Toen introduceerde een Houttransport een tweede soort die zich geleidelijk verspreidt. Om te bestuderen hoe de inheemse en indringende soorten interageren, gebruikte gedragseconoloog Claire Dufour, nu aan de Universiteit van Montpellier, robothagedissen als stand-ins voor de indringer., De robots deden pushups en verlengde een flap van nep huid onder de kin, het nabootsen van de agressieve vertoningen van echte hagedissen. In reactie daarop, inheemse hagedissen bekend met de indringers gedragen zich agressiever, wat suggereert dat de indringers dwingen de inboorlingen om meer energie te besteden verdedigen van hun grondgebied, de groep gemeld op 27 Maart in het Journal of Animal Ecology. “Onze grootste conclusie is dat de soorten wel concurreren en negatieve gevolgen voor elkaar hebben”, zegt Losos.
zelfs als zijn groep papers blijft produceren, beoordeelt Losos wat hij tot nu toe heeft geleerd., In zijn boek Improbable Destinies: Fate, Chance, and the Future of Evolution, gepubliceerd in 2017, daagde hij een belangrijke stelling uit van een van de grote denkers van het veld, Stephen Jay Gould, de Harvard paleontoloog die betoogde dat toeval zo ‘ n grote rol speelt in het bepalen van de koers van de natuur dat evolutie nooit twee keer dezelfde weg zou nemen. Anoles bieden bewijs van het tegendeel, Losos schreef: in soortgelijke habitats, ze hebben herhaaldelijk geëvolueerd soortgelijke lichaamsvormen, maten, en gedrag. Het boek werd geschreven voor het grote publiek, maar het maakte indruk zelfs op zijn gelijken., “Ik bestudeer evolutie al meer dan 30 jaar, en dit boek deed me nadenken over sommige dingen die ik dacht te weten over biologie en evolutie,” zegt Christopher Austin, een evolutionair bioloog en herpetologie curator aan het Louisiana State University Museum of Natural Science.Losos verliet Harvard in 2018, gelokt door een nieuwe baan bij WashU en het vooruitzicht om terug te keren naar zijn geboortestad, zijn katten en zijn vrouw, die een succesvolle vastgoedcarrière heeft en hem niet volgde naar Massachusetts., Hij leidt nu de Living Earth Collaborative, een biodiversiteitsonderzoek dat experts verenigt in de Missouri Botanical Garden, De St. Louis Zoo en WashU. Hij werkt aan een boek over de evolutie van de huiskat, een van zijn favoriete soorten.
en hij ontwijkt nog steeds orkanen. Losos en collega ’s hebben geprobeerd de evolutionaire effecten op lange termijn te beoordelen van roofhagedissen die ze op sommige eilanden in de Bahama’ s hebben geïntroduceerd. “Ik weet niet of we er ooit zullen komen”, zegt hij. Om de paar jaar komt er een orkaan door en blaast de evoluerende hagedissen weg.