Forțele evolutive competitive conduc la evoluția rapidă a Salamander Color

Salamandrele patate sunt o specie răspândită în estul Statelor Unite, care se întorc în iazuri temporare în primăvară pentru a se reproduce. Credit: Sean Giery, Penn State

Două forțe evolutive opuse explică prezența celor două culori diferite ale maselor de ouă de salamandră în iazuri din Pennsylvania, potrivit unui nou studiu condus de un biolog din Penn State. Înțelegerea proceselor care susțin diversitatea biologică în populațiile sălbatice este o întrebare centrală în biologie și poate permite cercetătorilor să prezică modul în care speciile vor răspunde la schimbările globale.

Salamandrele pătate (Ambystoma maculatum) sunt o specie răspândită care apare în estul Statelor Unite și se întoarce în iazuri temporare în primăvară pentru reproducere. Femelele salamandre își depun ouăle în grupuri numite mase de ouă, care sunt fie opace, fie complet albe. Femelele depun mase de ouă de aceeași culoare de-a lungul vieții, dar nu este clar ce cauzează diferitele gulere sau dacă oricare dintre aceste culori oferă un avantaj ouălor – de exemplu, dacă o culoare este mai puțin evidentă pentru prădători.

„De obicei ne gândim la evoluția care funcționează de-a lungul a sute sau mii de ani, dar în realitate, procesele evolutive care operează într-un sistem pot influența fiecare generație de animale”, a spus Sean Giery, membru al cercetării post-doctorale Eberly Penn State și conducătorul echipei de cercetare. „În acest studiu, am recreat bazinele studiate inițial la începutul anilor 1990, ceea ce ne-a oferit o oportunitate unică de a explora procesele evolutive care modelează frecvențele celor două tipuri de culoare a masei ouă, sau morfuri, pe care le vedem astăzi.

Giery a reconstruit o rețea de 31 de iazuri în centrul Pennsylvania, observând culoarea maselor de ouă de salamandră, împreună cu caracteristicile de mediu din fiecare iaz. Iazurile au fost studiate inițial în 1990 și 1991 de Bill Dunson, profesorul de biologie Penn State de atunci și studenții săi. Noul studiu apare pe 14 aprilie 2021, în jurnal Scrisori de biologie.

Masă de ou Salamander Frit

Potrivit unui nou studiu, două forțe evolutive opuse ne explică de ce vedem două culori diferite de mase de ouă de salamandră în iazuri din centrul Pennsylvania. Masele de ouă sunt fie complet limpezi, fie albe opace. Credit: Mark Urban, Universitatea din Connecticut

Echipa de cercetare a descoperit că dimensiunea populației de salamandre și chimia bazinului au rămas stabile în ultimele trei decenii. În medie, în toată regiunea, frecvența generală a tuturor morfurilor de culoare ouă a rămas, de asemenea, aceeași – aproximativ 70% mase de ouă albe în 1990 și 2020 – dar în multe cazuri frecvența iazurilor individuale s-a modificat semnificativ.

“La scara bazinelor individuale, este un sistem foarte dinamic”, a spus Giery. „Nu ating doar o frecvență și rămân acolo. Concentrându-ne mai degrabă asupra bazinelor individuale decât asupra regiunii în ansamblu, am putea evidenția ceea ce determină aceste schimbări în frecvențele populației. În acest caz, am observat două procese evolutive contrastante – selecția și deriva. ”

Cercetătorii au descoperit semnături puternice ale unui proces evolutiv numit deriva genetică, care poate duce la schimbarea frecvențelor morfului din cauza întâmplării. La populațiile mici, deriva este mai probabil să aibă un impact mare, de exemplu, cu unul dintre morfurile care dispar complet. După cum era de așteptat din cauza derivei, cercetătorii au descoperit că frecvențele fiecărui morf s-au schimbat mai dramatic în iazurile cu mai puține mase de ouă.

„Cu toate acestea, niciuna dintre bazine nu s-a deplasat complet către un morf sau altul, ceea ce sugerează că s-ar putea întâmpla și altceva”, a spus Giery. „Am descoperit că bazinele extreme din anii 1990 – cu o frecvență ridicată a masei de ou alb sau de înaltă frecvență – au devenit mai puțin extreme, deplasându-se spre media generală a regiunii. Acest lucru susține ideea că „alegerea de echilibrare” funcționează în acest sistem. “

Alegerea echilibrului este o formă de selecție naturală care poate ajuta la păstrarea mai multor trăsături sau morfuri dintr-o populație. Potrivit lui Giery, o posibilă explicație pentru echilibrarea alegerii în culoarea masei ouă este că morful rar al iazului – indiferent de culoarea reală – are un avantaj, ceea ce ar duce la morful rar devenind mai frecvent. O altă posibilitate este că morful alb are un avantaj în unele bazine, în timp ce morful clar are un avantaj în altele, iar mutarea salamandrelor între bazine are ca rezultat persistența ambelor morfe.

“În cele din urmă, am găsit tensiune între aceste două procese evolutive, cu deriva genetică care poate duce la o reducere a diversității în acest sistem și o alegere echilibrată care lucrează pentru a-l menține”, a spus Giery.

Cercetătorii studiază în prezent masele de ouă din iazurile din afara Pennsylvania pentru a examina dacă frecvența morfului diferă în alte regiuni și dacă aceste procese evolutive funcționează în mod similar la o scară mai mare.

“Deși nu am găsit o relație între culoarea masei ouălor și caracteristicile de mediu în acest studiu, este posibil ca caracteristicile de mediu la scară mai mare să conducă la frecvența optimă pentru fiecare regiune”, a spus Giery. „Privind la o scară mult mai mare, putem avea o idee mai bună dacă există optimism regional și cum sunt menținute. Înțelegerea proceselor care susțin în cele din urmă diversitatea biologică ne poate ajuta să prezicem modul în care animalele sălbatice se vor adapta în lumea noastră în schimbare. ”

Referință: 14 aprilie 2021, Scrisori de biologie.
DOI: 10.1098 / rsbl.2020.0901

Pe lângă Giery, echipa de cercetare include Marketa Zimova de la Universitatea din Michigan și Dana Drake și Mark Urban de la Universitatea din Connecticut. Această lucrare a fost susținută de Fundația Națională pentru Științe, Institutul de Biologie al Schimbărilor Globale de la Universitatea din Michigan și Colegiul de Științe Penn State Eberly.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.