keskiviikko 7. joulukuuta 2016

Evoluutioteorian uusia tuulia

Uusia tuulahduksia evoluutiotutkimukseen on viime aikoina tuonut Extended Evolutionary Synthesis, eli EES. Nimike voitaisiin varmaankin suomentaa jotakuinkin 'evoluutioteorian laajennettu synteesi'.

EES ei pyri kumoamaan nykyistä evoluutioteoriaa vaan tuomaan mukaan uusia tutkimusta edistäviä näkökulmia.

Evoluutiotukimuksen uudet virtaukset ovat kiinnostavia. Täytyy seurata aikaansa ja koittaa pysyä kärryillä. Monet tutkijat ovat tosin sitä mieltä, että kyse ei ole mistään varsinaisista uutuuksista, vaan näitä asioita on tutkittu ja voidaan tutkia nykyisen teorian 'alla'. Siksi tällainen uusi nimike ei ole heidän mielestään tarpeen.

Seuraavassa olen yrittänyt tiivistää englanninkielestä vapaasti kääntäen jotain EES-tutkimuksen neljästä pääkohteesta. Toivottavasti sain alkuperäiset ideat jotenkin ilmaistua. Lopussa on linkki EES-tutkimusprojektin kotisivulle, josta tiedot ovat peräisin, sieltä voi lukea tarkemmin.  Projektissa on mukana 51 asiantuntijaa kahdeksasta eri akateemisesta oppilaitoksesta ja se on saanut rahoitusta mm. Templetonin säätiöltä.

Käytän otsikoissa englanninkielisiä termejä yrittämättäkään suomentaa niitä, koska joidenkin luonteva suomennos tuntuu vaikealta, enkä tiedä virallista vastinetta.

Developmental bias


On tavattu ajatella, että eliöiden muuntelu ei painotu mihinkään tiettyyn suuntaan, koska geenien mutaatiot ovat täysin satunnaisia. EES-näkökulma haluaa korostaa sitä, että ilmiasun muuntelu ei ole tavallaan täysin satunnaista, vaan tietyt muutokset ilmenevät helpommin kuin toiset. Lajien monimuotoisuus ei aina heijasta parhaiten sopivien ominaisuuksien, vaan myös muuntelussa usein ilmaantuvien ominaisuuksien menestymistä. 

Muuntelussa on tietyt reitit, joita pitkin se voi todennäköisemmin edetä. Muuntelu voi esim. olla sillä tavalla rajattua, että vaikka jokin laji tai suku voi tuottaa monenlaisia muunnelmia, tiettyjen piirteiden kehitys on ikäänkuin poissuljettu. Esim. tietyt afrikkalaiset kirjoahvenet ovat tuottaneet monenlaisia variaatioita ja ovat lajiutuneet useaksi lajiksi, mutta ankeriasmaisia muunnelmia niissä ei esiinny, eikä niistä tule yöeläjiä. Muuntelun rajalliset vaihtoehdot tulevat esille myös raajojen, sormien, selkärangan nikamien ja ruumiin perussegmenttien määrässä. Esim. pää, keskiruumis ja takaruumis tavataan kaikilla hyönteisillä. 

Myös geenistön tutkimuksessa käytetyt tietokonemallit ovat valaisseet sitä, miksi kaikkia mahdollisia ilmiasuja ei esiinny ja miksi mutaatiot voivat johtaa käyttökelpoisiin ominaisuuksiin paremmin, kuin sattumanvaraiselta prosessilta voisi odottaa.

Developmental plasticity


Ympäristöolosuhteet vaikuttavat eliön kehitykseen sen varhaiskehityksen ja elämän aikana. Tämä ilmiö on luonnossa aivan selvä. Esim. kosteassa ympäristössä kasvavan kasvin veden alle jäävät lehdet muotoutuvat erilaisiksi, kuin pinnalle ulottuvat. Tämä plastisuus taikka muovautuvuus helpottaa uusien elinympäristöjen valloittamista. Ympäristöolosuhteiden mukainen muovautuvuus voi myös edistää uusien lajien muodostumista ja nopeuttaa evoluutiota helpottaen geneettisten variaatioiden kumuloitumista. Tämä ilmenee hyvin sopeutumislevittäytymisessä eli adapatiivisessa radiaatiossa, prosessissa, jossa yksi laji lähtee kehittymään eri suuntiin, kun erilaisia vapaita ekologisia lokeroita on tarjolla. Geenimuutokset voivat siis tapahtua sen jälkeen, kun organismi on ensin muovautuvuutensa tai joustavuutensa takia löytänyt uuden elinympäristön tai toimintatavan.


Inclusive inheritance


Periytymisen on yleensä ajateltu tapahtuvan geenien kautta ja olevan täysin erillinen eliön elämän aikaiseen yksilökehitykseen kuuluvista muutoksista. EES-näkökulman mukaan on olemassa paljon muitakin periytymiseen liittyviä tekijöitä. 

Hedelmöittyneen linnunmunan sisällön, kuten soluelinten, hormoonien, vasta-aineiden ja transkriptiotekijöiden tiedetään joskus siirtyvän kehittyvään alkioon. Nämä tekijät vaikuttavat jälkeläisen ilmiasuun aivan kuten geenitkin ja voivat vaikuttaa uusien ominaisuuksien kehittymiseen, jotka sitten seulotaan luonnonvalinnassa.

On olemassa kemialisia aineita, jotka kiinnittyvät geeneihin aktivoiden tai passivoiden niiden vaikutusta. Tällaista voi tapahtua eliössä reaktiona ympäristötekijöihin. Suurimmalta osaltaan ne 'nollautuvat' hedelmöityksessä, mutta toisinaan ne voivat välittyä seuraavalle sukupolvelle. Tätä kutsutaan epigeneettiseksi periytymiseksi. Esimerkiksi eräässä lituruohopopulaatiossa on todettu normaalin keväisen kukkimisajan siirtyneen kesään ja syksyyn epigeneettisen tekijän kautta.

Emolta jälkeläiselle siirtyy pieneliöstöä, joka vaikuttaa yksilökehitykseen, fyysiseen muotoutumiseen, vastustuskykyyn, ruoansulatukseen ja hermostojärjestelmän kehitykseen.

Kulttuurillisella periytymisellä on myös vaikutusta lajien evoluutioon. Eliöt saattavat periä esi-isiltään mm. käyttäytymismalleja ja muokattuja elinympäristöjä.

Niche construction


Kaikilla eliöillä on oma ekologinen lokeronsa. Nuo elinympäristöt saattavat olla eliön kannalta paljolti ulkoisten tekijöiden aiheuttamia, mutta ne voivat itsekin muokata sitä. Hyvä esimerkki on majavien padonrakennus. Eliöt voivat vaikuttaa myös toisten eliöiden elinmahdollisuuksiin. Varhaisimpia esimerkkejä on yhteyttävien syanobakteerien vaikutus maapallon ilmakehän happipitoisuuteen. Ekologisten ympäristöjen muokkauksella on huomattava vaikutus luonnonvalintaan ja kehitykseen.


Lähteet:


Ei kommentteja: