Z długich pni, uszy fanlike i wybitnych kły z kości słoniowej , słonie są jednym z najbardziej znanych zwierząt na naszej planecie. Ale w przypadku niektórych populacji słoni te charakterystyczne kły stają się coraz rzadsze.
W nowym badaniu opublikowanym 21 października 2021 r. w czasopiśmie Science naukowcy byli w stanie przeanalizować bezprecedensowy przykład ewolucji słoni w akcji. W ciągu zaledwie 15 lat liczba słoni urodzonych bez kłów w Parku Narodowym Gorongosa w Mozambiku wzrosła ponad dwukrotnie. To było niezwykłe, ponieważ kły są zazwyczaj korzystne dla słoni: masywne zwierzęta używają kłów do wszystkiego, od obrony po zdzieranie kory z drzew . Co dziwniejsze, prawie wszystkie urodzone słonie bez kłów były samicami.
„To jedna z zagadek braku kłów” – mówi Brian Arnold , naukowiec zajmujący się danymi biomedycznymi z Uniwersytetu Princeton i współautor badania. „Dlaczego jest on w dużej mierze obecny u kobiet?”
Odpowiedzi, w zależności od badania , może leżeć w rzadkim wzorem genu spadku połączeniu z zdecydowanie nienaturalne formy naturalnej selekcji .
Selektywne naciski i wojna domowa
Kiedy angielski biolog Herbert Spencer ukuł termin „przetrwanie najsilniejszych”, nie mówił o tym, które zwierzęta wygrają w konkursie pompek (choć wyraźnie jest to jaszczurka z zachodniego ogrodzenia ). W ewolucji darwinowskiej „ przydatność ” odnosi się do tego, jak dobrze dany zestaw cech organizmu jest odpowiedni do przetrwania i rozwoju w danym środowisku. Co oznacza, że sprawność fizyczna może ulec zmianie w zależności od ogromnego zakresu czynników środowiskowych.
Wszystko, od suszy, przez jakość powietrza po kolor liści, może wpływać na kondycję organizmu — nazywa się to presją selekcyjną i jest jednym z głównych motorów ewolucji . W przypadku słoni z Gorongosa presja selekcyjna przybrała formę wojny.
W latach 1977-1992 w Mozambiku trwała brutalna wojna domowa . Konflikt pochłonął życie od 600 000 do 1 miliona cywilów w ciągu zaledwie 15 lat. A ludzie nie byli jedynymi ofiarami; żniwo środowiskowe było również druzgocąco wysokie.
Badanie opublikowane w Nature z 2018 r. wykazało, że do 90 procent dużych ssaków w Parku Narodowym Gorongosa – rezerwacie 1500 mil kwadratowych (3885 kilometrów kwadratowych) w mozambickiej części Wielkiej Afrykańskiej Doliny Ryftowej – również zostało zabitych w tym okresie. Szczególnie słonie stały się ulubionym celem kłusowników , którzy mogli sprzedać kły z kości słoniowej za sporą sumę, a zyski przeznaczyć na zakup większej ilości amunicji.
Według Arnolda w tym czasie słonie z kłami były prawie pięć razy bardziej narażone na śmierć niż słonie bez kłów. Podczas gdy posiadanie kłów jest ogromną zaletą w normalnych okolicznościach, „w pewnych warunkach kły są obciążeniem” – mówi Arnold. „Podczas wojny domowej w Mozambiku były one szczególnie obciążeniem”.
Na szczęście, od 1994 roku, populacja słoni Gorongosa został dokonywania silne odbicie , a przypadki tusklessness są na spadek.
Intensywne kłusownictwo wyjaśnia, dlaczego brak kłów nagle stał się zaletą. Ale to wciąż pozostawiało kolejną tajemnicę: gdzie były wszystkie samce słoni bez kłów?
Zabójcze geny sprzężone z chromosomem X
Pomyśl o biologii pierwszego roku. Być może pamiętasz tworzenie kwadratów Punneta, aby rozwiązać praktyczne codzienne problemy, takie jak prawdopodobieństwo, że groszek ma zielone lub żółte strąki. Jest to klasyczny przykład dziedziczenia dominującego i recesywnego, znanego również jako dziedziczenie Mendla . Jeśli jest obecna, „dominująca” wersja cechy jest zawsze wyrażana nad wersją „recesywną” — dlatego zielony groszek przewyższa liczebnie żółty groszek trzy do jednego.
Możesz też przypomnieć sobie z biologii pierwszoklasistów, że przynajmniej u ssaków dwa chromosomy ( często ) decydują o płci: chromosomy X i Y. Para X oznacza kobietę, a X i Y oznaczają mężczyznę. Gdy cecha jest zlokalizowany na chromosomie X, to mówi się, że gen X połączone .
W przypadku słoni z Gorongosa badacze zauważyli osobliwy wzór rozwijającego się dziedziczenia. Cecha bez kłów pojawiała się u samic słoni w czymś, co wyglądało jak prosty dominujący wzór sprzężony z chromosomem X. Ale samce bez kłów w zasadzie nie istniały.
„Sugeruje to, że ta cecha jest w dużej mierze kontrolowana przez prosty wzór dziedziczenia obejmujący dominującą, śmiertelną mutację mężczyzny sprzężoną z chromosomem X” – mówi Arnold. Innymi słowy, odziedziczenie cechy bez kłów zabija samce słoni w łonie matki. Dominujące śmiertelne mutacje samców sprzężone z chromosomem X są z natury rzadkie, głównie dlatego, że mogą prowadzić do spadku populacji, jeśli się rozpowszechnią. Jednak niektóre przykłady obejmują mutację krótkiej twarzy u myszy i zespół Retta u ludzi.
Arnold i jego współpracownicy odpowiedzieli na pytanie, jak i dlaczego brak kłów, ale nie dokończyli. Aby odpowiedzieć na pytanie, gdzie , musieli zagłębić się w kod genetyczny słoni.
Lokalizowanie genu bez kłów
Ciężko jest pobrać próbkę krwi od dzikiego słonia. Na szczęście dla naukowców nie byli jedynymi naukowcami badającymi populację słoni Gorongosa. Inny zespół ekologów z Princeton prowadził badania śledzące, wyposażając słonie w obroże GPS po uśpieniu ich z helikoptera. „Uprzejmie zapytaliśmy ich: 'Kiedy uspokajasz słonie, czy możesz celować w samice?'”. Arnold mówi: „A oni powiedzieli:„ Jasne ”.
Wyposażony w próbki krwi wielu samic słoni z kłami i bez kła, zespół rozpoczął sekwencjonowanie genomów. Znaleźli kilka genów, które wskazywały na silną presję selekcyjną w populacji. Ale kiedy znaleźli się w chromosomie X, znaleźli tylko dwa. „Jednym z nich jest gen, o którym wiadomo, że bierze udział w rozwoju zębów u ssaków” – mówi Arnold.
Chociaż to samo w sobie nie jest ostatecznym dowodem na to, że jest odpowiedzialny za brak kłów, jest to „kuszący” kandydat, mówi Arnold. Ostatecznie potrzebne są dalsze badania, aby w pełni rozwikłać tę zagadkę z pachydermą. A badacze uważają, że taka praca może być na horyzoncie.
„Mamy nadzieję, że to badanie zapoczątkuje rozmowę na temat tajemnicy braku kłów” – mówi Arnold.
Teraz to ciekawe
Grupa wymarłych pachydermów, znanych jako słonie o prostych kłach, mogła być największymi ssakami lądowymi, jakie kiedykolwiek istniały. Paleontolodzy szacują, że miały prawie 15 stóp (4,5 metra) wysokości i ważyły ponad 15 ton (45 ton metrycznych).
