วิวัฒนาการซ้ำ: Aldabra Rail มีวิวัฒนาการสองครั้งหรือไม่?

Jun 01 2019
รถไฟ Aldabra ที่บินไม่ได้อาศัยอยู่เฉพาะบน Aldabra Atoll ในมาดากัสการ์ แต่ดูเหมือนว่ามันสืบเชื้อสายมาจากนกที่บินทะยาน
รางรถไฟ Aldabra ที่อาศัยอยู่บน Aldabra Atoll ในปัจจุบันไม่มีที่บิน แต่พวกมันสืบเชื้อสายมาจากรางรถไฟที่สูงตระหง่านของบรรพบุรุษ Charles J Sharp / มีเดียคอมมอนส์ / CC BY-SA 4.0

นอกมหาสมุทรอินเดีย 248 ไมล์ (400 กิโลเมตร) ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือของมาดากัสการ์มีทะเลสาบน้ำตื้นล้อมรอบด้วยวงแหวนของเกาะ โขดหินเหล่านี้ประกอบเป็น Aldabra Atoll ซึ่งเป็นสถานที่ที่ต้นโกงกางเจริญงอกงามและมีเต่ายักษ์ 100,000 ตัวเดินเตร่ไปมาอย่างอิสระ

เมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้อยู่อาศัยที่แตกต่างกันได้รับความสนใจจากทั่วโลก รางอัลดาบรา ( Dryolimnas cuvieri aldabranus ) เป็นนกขนาดไก่ที่พบเฉพาะบนเกาะปะการัง นอกจากนี้ยังเป็นนกเกาะเดียวที่เหลืออยู่ในมหาสมุทรอินเดียที่บินไม่ได้ กล้ามเนื้อแขนที่อ่อนแอและขนนกที่ไม่สมส่วนทำให้นกติดดิน

บรรพบุรุษของมันยังบินได้ รางอัลดาบราพัฒนามาจากรางสีขาว ( Dryolimnas cuvieri ) ซึ่งเป็นนกที่ยังมีชีวิตอยู่ซึ่งมักจะบินขึ้นไปบนท้องฟ้า รางคอสีขาวอาศัยอยู่ในมาดากัสการ์และหมู่เกาะใกล้เคียง เมื่อหลายพันปีก่อนนกเหล่านี้จำนวนหนึ่งบินออกไปที่อัลดาบราอะทอลล์

จากนั้นในตอนนี้สัตว์นักล่าขนาดใหญ่ก็หายากบนเกาะปะการัง เนื่องจากภัยคุกคามจากการปล้นสะดมส่วนใหญ่หมดไปลูกหลานของนกจึงค่อยๆสูญเสียความสามารถในการบินไป ว่าสิ่งเดียวกันที่เกิดขึ้นกับdodoอีกนกเกาะอยู่อาศัยที่มีบรรพบุรุษยอมจำนนเที่ยวบิน

การบินเป็นกิจกรรมที่ให้พลังงานสูง เมื่อไม่จำเป็นต้องบินหนีจากนักล่า - และคุณสามารถหาอาหารได้ง่ายๆโดยการเดินไปรอบ ๆ - ทำไมต้องสิ้นเปลืองพลังงาน? บน Aldabra Atoll การบินไม่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดในระยะสั้น หลายชั่วอายุคนบนรางรถไฟที่แยกจากกันได้ก่อให้เกิดนกที่บินไม่ได้อย่างที่เรารู้จักในปัจจุบัน

แต่เดี๋ยวก่อน! ปรากฎว่ามีพล็อตเรื่องที่น่าตกใจ เห็นได้ชัดว่าลำดับเหตุการณ์ที่เราเพิ่งอธิบายนั้นเกิดขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้ง การศึกษา 2019 แสดงให้เห็นว่า flighted รางอาณานิคมมาถึง Aldabra และให้กำเนิดช่ำชอง nonflying ในสองครั้งที่แตกต่างกัน ราวกับว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติกดปุ่ม "รีเซ็ต"

นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์แบบวนซ้ำวิวัฒนาการ วันนี้เราจะมาอธิบายว่ากระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับอะไร - และไม่ได้อะไร

การพูดคุยของอะทอลล์

University of Portsmouth ชีววิทยาจูเลียนพีฮูมและเดวิด Martill ร่วมประพันธ์การศึกษาใหม่ที่ก้าวล้ำซึ่งปรากฏในวารสารทางด้านสัตววิทยาของ Linnaean สังคมใน 8 พฤษภาคม 2019

ตั้งแต่ตีพิมพ์บทความของพวกเขางานของ Hume และ Martill ก็ได้รับความสนใจจากสื่อมวลชนมากมาย น่าเสียดายที่การค้นพบของพวกเขาได้รับการตีความผิดอย่างกว้างขวาง หากต้องการฟังสื่อบางแห่งบอกว่าราง Aldabra ยุคใหม่ได้สูญพันธุ์ไปแล้วจึงฟื้นคืนชีพจากความตาย นั่นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น และมันไม่ใช่วิธีการทำงานของวิวัฒนาการซ้ำ ๆ

ช่างภาพชื่นชอบ Aldabra Atoll เนื่องจากมีชายหาดที่มีแสงแดดส่องถึงและลากูนสีน้ำเงิน หากคุณเป็นนักบรรพชีวินวิทยาหมู่เกาะนี้ก็มีอีกสิ่งหนึ่งที่น่าดึงดูดนั่นคือบันทึกซากดึกดำบรรพ์มากมายที่ย้อนกลับไปหลายแสนปี

บนเกาะ Ile Picard ซึ่งเป็นเกาะทางตะวันตกสุดมีพื้นที่ขุดพบกระดูกแขนฟอสซิลคู่หนึ่งจากรางรถไฟสมัยก่อนประวัติศาสตร์ ร่องรอยทางธรณีวิทยาบอกเราว่ากระดูกมีอายุมากกว่า 136,000 ปี

ดูเหมือนว่านกที่ตายแล้วสามารถใช้นโยบายการประกันน้ำท่วมที่ดีได้ เมื่อพิจารณาจากการกระจายตัวของฟอสซิลในทะเล (เช่นซากหอยในมหาสมุทร) ปรากฏว่าเกาะปะการังจมอยู่ใต้น้ำโดยสิ้นเชิงหลายครั้งในช่วง 400,000 ปีที่ผ่านมา ล่าสุดเกาะนี้หายไปใต้คลื่นเมื่อประมาณ 136,000 ถึง 118,000 ปีก่อนเนื่องจากระดับน้ำทะเลสูงขึ้น หลังจากนั้นน้ำก็ถอยกลับและเกาะปะการังก็โผล่ขึ้นมาอีกครั้ง

กระดูกที่นี่แสดงฟอสซิลกระดูกปีกของรางบิน (ขวาสุด) และรางดรายโอลิมนัสที่บินไม่ได้

การทำซ้ำ แต่ไม่ใช่การฟื้นคืนชีพ

ตอนนี้เป็นจุดที่เรื่องราวพลิกผันอย่างคาดไม่ถึง กระดูกแขนของ Ile Picard มีลักษณะเกือบจะเหมือนกับที่เราเห็นในราง Aldabra ที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบันซึ่งอย่างที่คุณจำได้คือไม่มีที่บิน ดังนั้นฟอสซิลของนกเหล่านั้นจึงอาจบินไม่ได้เช่นกัน

ดังนั้นในทางทฤษฎีเมื่อเกาะปะการังท่วมรางรถไฟในยุคก่อนประวัติศาสตร์จึงไม่สามารถหลบหนีได้และถูกกำจัดออกไป สิ่งที่น่าสงสาร

อย่างไรก็ตามเทพนิยายไม่ได้จบลงเพียงแค่นั้น ดังที่ฮูมและมาร์ติลอธิบายไว้ในกระดาษกระดูกเท้าฟอสซิลของรางรถไฟที่มีอายุน้อยกว่านี้เคยถูกสกัดจากเกาะแกรนด์แตร์เรซึ่งเป็นเกาะอื่นในเกาะปะการัง ตัวอย่างนั้นมีอายุประมาณ 100,000 ปีเท่านั้น Ergo เจ้าของมันอาศัยอยู่หลังจากที่ระดับน้ำทะเลลดลงและ Aldabra Atoll ก็โผล่ขึ้นมาอีกครั้ง

ในกรณีที่น่าสนใจของเดจาวูซากดึกดำบรรพ์นี้มีลักษณะใกล้เคียงกับกระดูกที่คล้ายคลึงกันในรางอัลดาบราในปัจจุบันและรางอัสสัมชัญซึ่งเป็นนกที่สูญพันธุ์ไปในปี 2480 (แหล่งข้อมูลเบื้องต้นระบุว่ามันบินไม่ได้เช่นกัน)

มีโอกาสที่ฟอสซิล Grand Terre มาจากนกที่บินไม่ได้หรืออยู่ในระหว่างการสูญเสียความสามารถในการทำเช่นนั้น ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดมันเป็นบรรพบุรุษของราง Aldabra สมัยใหม่

จากข้อมูลของฮูมและมาร์ติลล์เรากำลังมองหาสิ่งที่ต้องทำในเชิงวิวัฒนาการ ชาวเกาะที่บินไม่ได้ซึ่งเสียชีวิตเมื่อเกาะปะการังอยู่ใต้ลงมานั้นสืบเชื้อสายมาจากรางรถไฟที่สูงตระหง่านของบรรพบุรุษ เมื่อหมู่เกาะนี้หายไปและเกิดขึ้นอีกครั้งนักพเนจรทางอากาศเหล่านั้นได้ทำการขยายเกาะปะการังใหม่และพัฒนาเป็นชนิดย่อยใหม่ที่บินไม่ได้ซึ่งยังคงมีขนาดใหญ่อยู่ในปัจจุบัน

ประวัติศาสตร์ซ้ำรอยเสียงดังฟังชัด นั่นคือวิวัฒนาการซ้ำ ๆ โดยสรุป

"หยุดฉันเถอะถ้าคุณเคยได้ยินคนนี้"

วิวัฒนาการซ้ำ ๆสามารถนิยามได้ว่าเป็น "วิวัฒนาการซ้ำ ๆ ของลักษณะเฉพาะหรือแผนร่างกายจากเชื้อสายบรรพบุรุษเดียวกันในเวลาที่ต่างกัน"

สมมติว่ามีสิ่งมีชีวิต (หรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด) ที่มีโครงสร้างแบบอนุรักษ์นิยมที่สามารถอยู่รอดได้ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่ยาวนาน หากกลุ่มลูกหลานที่มีหน้าตาคล้ายกันหลายกลุ่มพัฒนาขึ้นอย่างอิสระทีละกลุ่ม - จากบรรพบุรุษร่วมกันนี้จะเป็นกรณีที่ชัดเจนของวิวัฒนาการซ้ำ ๆ

พิจารณาแอมโมไนต์ ญาติที่มีเปลือกเกลียวของปลาหมึกและหอยโข่งแอมโมไนต์ท่องไปในมหาสมุทรตลอดยุคของไดโนเสาร์ ผู้เชี่ยวชาญบางคนคิดว่าบุคคลที่มีเปลือกบางกว่าซึ่งถูกบีบอัดจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งนั้นเหมาะสมกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมตื้น ๆ ที่มีกระแสน้ำไหลเร็วมาก ในทางกลับกันเปลือกหอยที่หนาและหนักกว่านั้นก็โน้มตัวไปยังพื้นที่ลึกที่ห่างไกลจากชายฝั่งได้เป็นอย่างดี

ดังนั้นจึงมีหลักฐานว่า - ในบางส่วนของโลก - แอมโมไนต์ที่มีเปลือกหนาจากบรรพบุรุษจะก่อให้เกิดลูกหลานที่มีเปลือกบางที่บุกรุกที่อยู่อาศัยริมชายหาดเป็นระยะ ๆ เมื่อระดับน้ำทะเลลดลงแหล่งที่อยู่อาศัยเหล่านั้นก็หายไปและแอมโมไนต์ที่มีหน่อก็ตายไป แต่บรรพบุรุษที่มีเปลือกหนาของพวกเขายังคงดำรงอยู่และเมื่อมหาสมุทรเพิ่มสูงขึ้นอีกครั้งพวกเขาจะฝ่าบาทชาวน้ำตื้นรุ่นใหม่ที่มีเปลือกบาง ๆ

และนั่นเป็นเพียงตัวอย่างเดียว วิวัฒนาการซ้ำ ๆ อาจอธิบายการเพิ่มขึ้นและลดลงของวัวทะเลที่มีลักษณะคล้ายกันในช่วง 26 ล้านปีที่ผ่านมา ในทำนองเดียวกันเต่าทะเลโดยเฉพาะอย่างยิ่งเต่าทะเลที่มีหญ้าทะเลเป็นศูนย์กลางอาจได้รับกระบวนการเดียวกันนี้ในช่วงประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของพวกมัน

แม้ว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะเป็นพลังที่ทรงพลัง แต่ก็ไม่สามารถชุบชีวิตสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้วได้ แต่เมื่อสภาพแวดล้อมเหมาะสมอย่างน้อยก็สามารถสร้างการเลียนแบบที่ดีได้

ตอนนี้ที่น่าสนใจ

Aldabra Atoll เป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนใครแน่นอน มีมากกว่า400 สายพันธุ์รวมถึงทางรถไฟ Aldabra ที่พบเฉพาะบนเกาะเหล่านี้ - และไม่มีที่ไหนในโลก!