Этот вопрос давно интересовал ученых и стал предметом горячих споров.Очевидно, что в животном мире слепота развивалась неоднократно.
В природе встречаются тысячи подземных и пещерных видов, от голых землекопов до летучих мышей. Многие из этих видов потеряли зрение.Чарльз Дарвин первоначально предположил, что глаза могут быть потеряны из-за "неиспользования" с течением времени. Теперь Рид Картрайт, эволюционный биолог из Школы естественных наук и исследователь в Институте биодизайна, хочет разобраться в сути вопроса — и в недавней публикации в журнале BMC Evolutionary Biology, возможно, доказывает, что Дарвин ошибается. .«Мы думаем, что слепота пещерных рыб действительно дарвиновская, но в конечном итоге это опровергает первоначальную гипотезу Дарвина о« неиспользовании », — сказал Картрайт.
В новом исследовании Картрайт объясняет, что глаза не теряются из-за неиспользования, а, скорее, демонстрирует фундаментальную теорию естественного отбора Дарвина в действии — со слепотой, выбранной как благоприятный и наиболее приспособленный — для жизни в пещере.На рыбалкуДля своей работы его исследовательская группа решила смоделировать хорошо изученную слепую пещерную рыбу, мексиканскую тетру (Astyanax mexicanus), маленькую послушную розовую рыбу длиной всего несколько сантиметров, которая легко могла бы поселиться в аквариуме.
Он обитает в пещерах 2-3 миллиона лет, что дает ему 5 миллионов поколений времени, чтобы развить слепоту. Группа Картрайта выбрала эту мексиканскую тетру, потому что существует также обитающая на поверхности форма, сохранившая свой вид.
А для ученых эта встроенная сравнительная мощность делает его хорошим выбором для дальнейшего исследования. Им нужно изучить две популяции, которые могут скрещиваться и являются полярными противоположностями по физическим признакам.Поэтому группа Картрайта решила использовать вычислительную мощность, чтобы исследовать, как взаимодействуют несколько эволюционных механизмов, формируя рыб, обитающих в пещерах.
«Проблема, с которой мы сталкиваемся в этих пещерах, заключается в том, что они связаны с поверхностью, и рыбы, которые могут видеть, иммигрируют в пещеру и приносят с собой гены зрения», — сказал Картрайт. «В этих условиях мы обычно не ожидаем найти такую разницу в чертах между поверхностным и пещерным населением. Если только отбор не был действительно сильным».Насколько сильно?
Согласно их модели, отбор по слепоте должен быть примерно в 48 раз сильнее, чем уровень иммиграции мексиканских тетр, чтобы слепота в пещерах развивалась. Группа Картрайта оценивает, что показатель приспособленности к слепоте, называемый коэффициентом отбора, у тетры составляет от 0,5 до 50 процентов.Эти коэффициенты достаточно высоки, чтобы лабораторные эксперименты выявили разницу между поверхностными и пещерными формами рыб; однако на сегодняшний день нет ни одного.
Ослеплены светом
Команда Картрайта обратилась к гипотезе, восходящей к письму Э. Рэя Ланкестера к редактору журнала Nature в 1925 году, в котором, по сути, говорилось, что причина слепоты в пещерах заключается в том, что рыбы, которые могут видеть, просто уходят."Если зрячая рыба плывет к свету, единственная рыба, которая остается в пещере, — это слепые рыбы. Они больше не пытаются добраться до света, потому что не могут его видеть. Что на самом деле является формой отбора, и, следовательно, «Дарвиновская эволюция в действии», — сказал Картрайт.
По словам Картрайта, объяснить разницу в приспособленности между зрячими и слепыми рыбами на 10 процентов может быть сложно: «Из-за глаз не может быть на 10 процентов больше потомства. Однако, если 10 процентов ваших видящих рыб покидают пещеру, миграция ставка достаточно низкая, и этого может быть достаточно ".Если со временем систематически удаляется достаточное количество рыб-поводырей, они также будут удалены из генофонда, и этого может быть достаточно для стимулирования эволюционного процесса.
Возможно, именно такое предпочтение среды обитания поддерживает местную популяцию слепых рыб, а рыбы, которые могут видеть, преимущественно выходят из пещеры. «Мы обнаружили, что даже низкий уровень льготной эмиграции, например, два процента, может дать значительный импульс адаптации к местным условиям и развитию слепоты в пещерах».Команда Картрайта надеется, что полевые биологи начнут учитывать 90-летнюю гипотезу Ланкестера при изучении пещерных рыб. «Было бы здорово, если бы кто-нибудь смог разработать исследование, чтобы проверить гипотезу Ланкестера и определить, является ли она движущей силой эволюции слепоты в пещерах.
Это действительно помогло бы ответить на один из вопросов, которые интересовали биологов более века».