George Washingtonin yliopiston ja Rockefeller Universityn biologit ovat havainneet, että evoluution aikana kilpikonna muurahaiset ovat toistuvasti muuttaneet päänmuotoaan, jota voidaan käyttää arvioimaan hyönteisten "erikoistumista". Löytöstä julkaistiin artikkeli PNAS-lehdessä.
Kilpikonnat-muurahaiset ovat mielenkiintoisia siinä mielessä, että niillä on suhteettoman suuret päät, joiden avulla ne estävät pesiensä sisäänkäynnit toimien elävinä ovina. Mutta kaikilla hyönteisten päillä ei ole samanlaista muotoa: joillekin ne muistuttavat kaivojen kannet ja ihannetapauksessa peittävät tunnelien sisäänkäynnit; toisilla on neliömäiset päät, jotka sallivat useiden yksilöiden taittaa ne kuin suojat, estämällä kulkua tunneliin.
Tämä päämuotojen monimuotoisuus ei ole vain mielenkiintoinen evoluutiosovellus. Se voi kertoa paljon lajien kehityksestä evoluution aikana ja niihin liittyvien ekologisten markkinarakojen täyttämisestä.
Biologien uusi työ osoittaa, että tällainen evoluutio voi liikkua paitsi yhteen suuntaan kohti erikoistumisen lisäämistä, myös vastakkaiseen suuntaan. Kirjoittajat ovat osoittaneet, että tämän muurahaislajin edustajista on ajan myötä tullut "laajapohjaisia asiantuntijoita".
Kuten monet muutkin siirtokunnissa elävät sosiaaliset hyönteiset, myös kilpikonna muurahaiset erikoistuvat erilaisiin tehtäviin - ne kehittyvät kehittämään piirteitä, jotka sopivat heidän työhönsä. Sotilaille tämä prosessi johti suuriin, erimuotoisiin päihin.
"Pienimpien ja suurimpien kilpikonnasta tehtyjen pääten välillä on mahtava nelinkertainen ero", kertoi uuden tutkimuksen pääkirjailija, George Washington Universityn biologi Scott Powell. "Jotta ihmiset voisivat kuvitella tämän, sanon usein, että pienin näyte voi istua mukavasti suurimman näytteen päässä."
Cephalotes goniodontes -sotilaan pään muoto ja koko määräytyvät lajin käyttämän tunnelityypin mukaan. Muurahaiset eivät itse kaivaa tunneleita, vaan kulkevat reikien reikien varrella. Ja koska tunneli, jonka läpi he liikkuvat, voi olla liian suuri tai liian pieni, muurahaiset nopeasti monipuolistuvat voidakseen miehittää sen. Siksi tämän lajin päiden ja tunneleiden välinen suhde voi antaa ainutlaatuisen kuvan näiden hyönteisten kannan luonnollisesta valinnasta. Tutkijat voivat helposti verrata ominaisuutta - pään ympärysmittaa - ekologiseen ominaisuuteen, joka aiheutti sen kehittymisen.
Tutkimaan erilaisten päämuotojen evoluutiokehitystä tutkijat ryhmittivät 89 tyyppiä kilpikonnamuurahaisia tätä ominaisuutta varten. He tunnistivat hyönteisissä neliön, kuparin, kiekon tai kulhoon muotoisen pään. Tämän jälkeen kirjoittajat tutkivat näiden ryhmien välisiä evoluutiosuhteita aiemmin kerätyn geenitiedon avulla.
Mainosvideo:
Jos evoluutio olisi yksisuuntainen polku, ensimmäisten kilpikonnat-muurahaisten, jotka ilmestyivät noin 45 miljoonaa vuotta sitten, olisi täytynyt menettää sotilaansa ja sitten asteittain kehittyä kohti erikoistumista - neliömäisistä sotilaista yksilöihin, joiden päät peittävät ihanteellisesti tunnelien sisäänkäynnit.
Mutta uusi analyysi osoittaa, että asiat olivat erilaisia. Vanhimmalla yleisellä esi-isällä, jonka tutkijat pystyivät paikantamaan, oli todennäköisesti neliömäinen pää. Siitä kehittyi joukko muurahaisia, joilla on erityistason erikoistuminen. Joissain tapauksissa erikoistuneemmat lajit muuttivat suuntaa ajan myötä, muuttaen takaisin universaalisemmiksi päämuodoiksi. Teos osoittaa täydellisesti, kuinka uskomattoman joustava luonto voi olla mukautuessaan sen käyttämän ekologisen markkinaraon olosuhteisiin.