Jak działa ewolucja? Motyle ujawniły stary kod natury

Owady pokazały dawny kod

Ewolucję często wyobrażamy sobie jako wielki chaos: przypadkowe mutacje, ślepe próby natury i gatunki, które przetrwają niekiedy tylko przypadkiem. Nowe badania nad motylami i ćmami pokazują jednak, że ta historia jest bardziej złożona. Natura potrafi wracać do tych samych genetycznych mechanizmów nawet po 120 milionach lat.

Skrzydła motyli i ciem wyglądają czasem tak, jakby natura malowała je bez planu: trochę koloru, kilka smug, jasna plama, ciemna obwódka. Naukowcy z University of York, Wellcome Sanger Institute i innych ośrodków sprawdzili jednak, czy za tym pozornym chaosem nie kryje się głębszy mechanizm. Odpowiedź okazała się ciekawsza niż sam wzór na skrzydłach: ewolucja korzystała z tej sztuczki od milionów lat.

Kolory, które ratują życie

Do odkrycia doprowadziła analiza owadów z południowoamerykańskich lasów deszczowych: jednej dziennej ćmy i siedmiu linii motyli, które są ze sobą tylko daleko spokrewnione. Naukowców zainteresowało to, że mimo ewolucyjnego dystansu ich skrzydła mają podobne ubarwienie. Nie jest ono ozdobą, lecz sygnałem ostrzegawczym dla ptaków: lepiej ich nie zjadać, bo mogą być toksyczne.

Jak działa ewolucja, gdy wraca do sprawdzonych rozwiąza

Na pierwszy rzut oka podobieństwo skrzydeł można byłoby uznać za ciekawostkę. Ale najważniejsze odkrycie nie było widoczne w kolorach, tylko w DNA. To tam naukowcy znaleźli ślad mechanizmu, który pozwalał różnym owadom dochodzić do podobnych barw za pomocą niemal tego samego biologicznego zaplecza.

Co więcej, ewolucja nie zawsze zmieniła same geny. Czasami po prostu… zmieniła ich działanie. Mówiąc prościej: w procesie ewolucji nie pojawił się nowy mechanizm, ale natura zastosowała w niektórych przypadkach ten istniejący od milionów lat, nieco tylko modyfikując jego działanie.

DNA motyli ujawniło powtarzalny mechanizm

Ale tu jest jeszcze jedna ciekawostka. Badania nad ewolucją ćmy ukazały też szczególnie ciekawy mechanizm: duży fragment DNA był odwrócony. Taki sam trik pojawił się u jednego z motyli.

Analizując siedem linii ewolucyjnych motyli oraz jednego dziennego gatunku ćmy, pokazujemy, że ewolucja może być zaskakująco przewidywalna oraz że motyle i ćmy wielokrotnie wykorzystywały dokładnie te same „genetyczne sztuczki”, aby uzyskiwać podobne wzory ubarwienia już od czasów dinozaurów.

– powiedział prof. Kanchon Dasmahapatra, jeden z autorów badania, na łamach uczelni University of York.

Motyle i ćmy złamały schemat

Czy to oznacza, że cały proces ewolucji nie jest przypadkowy i – przynajmniej u zwierząt – działa według jednego bądź kilku utartych schematów powtarzanych od milionów lat? Bynajmniej. Wnioski zawarte w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym PLoS Biology dalej potwierdzają, że ewolucja ma w sobie silny element przypadku. Losowo pojawiają się różne mutacje, a dopiero zderzenie z naturalnym środowiskiem pokazuje, które z nich pozwalają danemu gatunkowi przetrwać.

Chodzi jednak o coś zupełnie innego. Naukowcy wykazali, że gdy natura zmierzy się z problemem, z którym uporała się już wcześniej – proces ewolucji potrafi wracać do znacznie wcześniejszych, ale skutecznych rozwiązań. Dlatego, jak w tym wypadku, dla różnych gatunków korzystne może być posiadanie podobnych kolorów ostrzegawczych. Trzeba jednak podkreślić, że mówimy o wnioskach wysnutych na podstawie badań kilku rodzajów owadów.

Pokazujemy tutaj, że te barwy ostrzegawcze są szczególnie »optymalne«, ponieważ wydaje się, że stosunkowo łatwo jest ewoluować te same wzory kolorystyczne dzięki silnie zachowanemu podłożu genetycznemu przez 120 milionów lat.

– dodała prof. Joana Meier w rozmowie publikowanej na stronie internetowej uczelni University of York.

Czy przyszłość gatunków da się przewidzieć?

Wyniki badań nad ewolucją mogą być cenną wskazówką dla ekspertów, którzy próbują przewidywać, jak różne gatunki będą reagować na zmiany klimatyczne albo przekształcanie środowiska. Jeśli w niektórych przypadkach ewolucja rzeczywiście częściej korzysta z podobnych rozwiązań, przyszłe adaptacje mogą okazać się łatwiejsze do przewidzenia, niż dotąd sądzono.

Warto przeczytać: Coś przyspieszyło ewolucję ludzi. Ślad ukryty jest w naszej czaszce