Evolucioni Eksperimental

Evolucioni mund të vërehet në laborator pasi individët / popullatat përshtaten me kushtet e reja mjedisore me anë të seleksionimit natyror . Ekzistojnë dy mënyra të ndryshme në të cilat përshtatja mund të lindë në evolucionin eksperimental. Njëra është kur një organizëm pëson një mutacion të dobishëm. Tjetra është nga ndryshimi i frekuencës alele në ndryshimin gjenetik të pranishëm në një popullsi të organizmave. Forcat e tjera evolucionare jashtë mutacionit dhe seleksionimit natyror gjithashtu mund të luajnë një rol ose të përfshihen në studime eksperimentale të evolucionit, siç janë lëvizja gjenetike dhe rrjedha e gjeneve . Organizmi i përdorur vendoset nga eksperimentuesi, bazuar në faktin nëse hipoteza që do të testohet përfshin adaptim përmes mutacionit ose ndryshimit të frekuencës së aleleve. Nevojiten shumë gjenerata që mutacioni adaptues të ndodhë, dhe evolucioni eksperimental përmes mutacionit kryhet në viruse ose organizmave njëqelizorë me kohë të gjenerimit të shpejtë, siç janë bakteret dhe majaja klonale aseksuale. Popullsitë polimorfike të majave aseksuale ose seksuale, dhe eukarioteve shumëqelizore si Drosophila, mund të përshtaten në mjedise të reja përmes ndryshimit të frekuencës alele në variacionin gjenetik të qëndrueshëm. Organizmat me jetëgjatësi më të madhe, edhe pse të kushtueshme, mund të përdoren në evolucionin eksperimental. Studimet laboratorike me dhelprat dhe me brejtësit (shih më poshtë) kanë treguar se përshtatje të dukshme mund të ndodhin brenda 10-20 brezave dhe eksperimentet me Poecilia reticulata të egër kanë vërejtur adaptime brenda një numri të krahasueshëm brezash. Kohët e fundit, individët ose popullatat e zhvilluara në mënyrë eksperimentale shpesh analizohen duke përdorur sekuencat e gjenomit të tërë, një qasje e njohur si Evolve and Researchquence (E&R). E&R mund të identifikojë mutacionet që çojnë në adaptim tek individët klonalë ose të identifikojnë alelet që ndryshuan në frekuencë në popullatat polimorfike, duke krahasuar sekuencat e individëve / popullatave para dhe pas adaptimit. Të dhënat e sekuencës bëjnë të mundur që të përcaktohet pozicioni në një sekuencë të ADN- së që një ndryshim i frekuencës alele/mutacion ka ndodhur për të sjellë adaptim. Natyra e adaptimit dhe studimet vijuese funksionale mund të zbulojnë se çfarë efekti ka mutacioni / aleli në fenotip.

Zbutja dhe shumimi

 

Padashur, njerëzit kanë kryer eksperimente evolucioni për aq kohë sa ata kanë qenë duke zbutur bimë dhe kafshë. Mbarështimi selektiv i bimëve dhe kafshëve ka çuar në varietete që ndryshojnë në mënyrë dramatike nga paraardhësit e tyre origjinalë të llojit të egër. Shembuj janë varietetet e lakrës, misrit, ose numri i madh i racave të ndryshme të qenve . Fuqia e mbarështimit njerëzor për të krijuar varietete me ndryshime ekstreme nga një specie e vetme ishte njohur tashmë nga Charles Darwin . Në fakt, ai filloi librin e tij "Origjina e specieve" me një kapitull mbi variacionin e kafshëve shtëpiake. Në këtë kapitull, Darvini diskutoi në mënyrë të veçantë pëllumbin.

Fillimet

 

Një nga të parët që realizoi një eksperiment të kontrolluar të evolucionit ishte William Dallinger . Në fund të shekullit të 19-të, ai kultivoi organizma të vegjël njëqelizorë në një inkubator të ndërtuar me porosi për një periudhë kohore prej shtatë vjetësh (1880-1886). Dallinger ngadalë rriti temperaturën e inkubatorit nga 15.5 °C deri në 70 °C. Kulturat e hershme kishin treguar shenja të qarta shqetësimi me një temperaturë 22.7 °C, dhe sigurisht nuk ishin të aftë për të mbijetuar në 70 °C. Nga ana tjetër, organizmat që Dallinger kishte në inkubatorin e tij në fund të eksperimentit, ishin mirë në 70 ° C. Sidoqoftë, këta organizma nuk do të rriteshin më në temperaturën fillestare. Dallinger arriti në përfundimin se ai kishte gjetur prova për adaptimin Darvinian në inkubatorin e tij dhe se organizmat ishin përshtatur për të jetuar në një mjedis me temperaturë të lartë. Inkubatori i Dallinger u shkatërrua aksidentalisht në 1886, dhe Dallinger nuk mund të vazhdonte këtë linjë studimi.

Nga vitet 1880-1980, evolucioni eksperimental u praktikua me ndërprerje nga një shumëllojshmëri e biologëve evolucionarë, duke përfshirë punën me shumë ndikim të Teodosius Dobzhansky . Ashtu si kërkime të tjera eksperimentale në biologjinë evolucionare gjatë kësaj periudhe, shumë nga kjo punë i mungonte përsëritje e gjerë dhe u krye vetëm për periudha relativisht të shkurtra të kohës evolucionare.

Evolucioni eksperimental është përdorur në formate të ndryshme për të kuptuar proceset themelore evolucionare në një sistem të kontrolluar. Evolucioni eksperimental është kryer në shumëqelizore dhe njëqelizore eukariotë, prokariote, dhe viruse. Punime të ngjashme janë realizuar edhe nga evolucioni i drejtuar i enzimave individuale, ribozimeve dhe gjeneve të riprodhuimit .

Afidet

Në vitet 1950, biologu Sovjetik Georgi Shaposhnikov kreu eksperimente mbi afidet të gjinisë Dysaphis . Duke i transformuar ato nga bimë gati ose plotësisht të papërshtatshme për ta, ai i kishte detyruar popullatat e pasardhësve parthenogjenikë të përshtaten me burimin e ri ushqimor në një pikë të izolimit riprodhues në krahasim me popullatat e zakonshme të të njëjtave specie..

Mizat e frutave

Një nga të parët e një valë të re të eksperimenteve duke përdorur këtë strategji ishte laboratori "rrezatimi evolucionar" i popullatave Drosophila melanogaster që Michael R. Rose filloi në shkurt, 1980. Ky sistem filloi me dhjetë popullsi, pesë të kulturuar në moshat e mëvonshme dhe pesë të kulturuar në moshat e hershme. Që atëherë, më shumë se 200 popullata të ndryshme janë krijuar në këtë rrezatim laboratorik, me seleksionimin që synojnë karaktere të shumta. Disa prej këtyre popullsive shumë të diferencuar janë përzgjedhur gjithashtu "prapa" ose "në të kundërt", duke u kthyer popullsitë eksperimentale në regjimin e tyre të kulturës stërgjyshore. Qindra njerëz kanë punuar me këto popullata gjatë pjesës më të mirë të tre dekadave. Pjesa më e madhe e kësaj pune është përmbledhur në publikimet shkencore të mbledhura në librin Methuselah Flies .

Bakteret

Bakteret kanë kohë gjenerimi të shkurtër, gjenomë lehtësisht të sekuencuar dhe biologji të mirëkuptuar. Prandaj, ato zakonisht përdoren për studime eksperimentale të evolucionit.

Eksperimenti i Lenskit E. coli

Një nga shembujt më të njohur të evolucionit bakterial në laboratorit është eksperimenti afatgjatë i Richard Lenski. Më 24 shkurt 1988, Lenski filloi të rritë dymbëdhjetë linjat e E. coli në kushte identike të rritjes. Kur një nga popullatat evoluoi aftësinë për të metabolizuar në mënyrë aerobike citratin nga mediumi i rritjes dhe tregoi rritje të madhe, kjo siguroi një vëzhgim dramatik të evolucionit në veprim. Eksperimenti vazhdon edhe sot e kësaj dite, dhe tani është eksperimenti i kontrolluar më i gjatë (përsa i përket gjeneratave) i evolucionit i ndërmarrë ndonjëherë.   Që nga fillimi i eksperimentit, bakteret janë rritur për më shumë se 60,000 gjenerata. Lenski dhe kolegët rregullisht publikojnë azhurnime mbi statusin e eksperimenteve.

Minjtë laboratorikë

Në 1998, Theodore Garland, Jr. dhe kolegët filluan një eksperiment afatgjatë që përfshin mbarështimin selektiv të minjve me aktivitetit vullnetar më të lartë në rrotën e vrapimit. Ky eksperiment vazhdon edhe sot e kësaj dite (> 65 gjenerata ). Minjtë nga katër linjat e përsëritura të "High Runner" evoluan për të vrapuar pothuajse tre herë më shumë në ditë në krahasim me katër linjat e kontrollit të pazgjedhur të minjve, kryesisht duke vrapuar më shpejt se minjtë e kontrollit dhe jo se vraponin më gjatë.

 

Shembuj të tjerë

Peshqit Gasterosteidae kanë si edhe specie detare edhe të ujërave të ëmbla, speciet e ujërave të ëmbla që zhvillohen që nga epoka e fundit e akullit. Speciet e ujërave të ëmbla mund të mbijetojnë temperaturat më të ftohta. Shkencëtarët testuan për të parë nëse ata mund të riprodhojnë këtë evolucion të tolerancës ndaj të ftohtit duke i mbajtur Gasterosteidae në ujë të freskët. Species së ujrave të kripur iu deshën vetëm tre breza pas që të evoluojnë me përmirësimin 2.5 gradë celsius në tolerancën ndaj të ftohtit. Qelizat mikrobike dhe kohët e fundit qelizat e gjitarëve evoluojnë në kushte kufizuese të ushqyesve për të studiuar përgjigjen e tyre metabolike dhe inxhinierimi i qelizave me karakteristika më të mira.

• Biologjia
• Evolucioni
• Biologjia evolucionare
• Gjenetika

• E. coli Siti i Projektit për Evolucionin Afatgjatë Arkivuar 27 korrik 2017 tek Wayback Machine, laboratori Lenski, Universiteti Shtetëror i Michiganit
• Një film që ilustron ndryshimet dramatike në sjelljen e drejtuar.
• Publikimet Eksperimentale të Evolucionit nga Ted Garland
• Evolucioni eksperimental - një listë e laboratorëve që studiojnë evolucionin eksperimental.
• Rrjeti për Kërkime Eksperimentale mbi Evolution, Universiteti i Kalifornisë .
• Artikull i ri i Shkencëtarëve mbi zhdëmtimin sipas seleksionimit
• Plani mësimor i shkollës së mesme bazuar në pyetje: "Lindur për të Drejtuar: Laboratori i Përzgjedhjes Artificiale"
• Softueri dixhital evolucionar për arsimin