Μια νέα εξελικτική θεωρία θα μπορούσε να εξηγήσει το μυστήριο της συρρίκνωσης των ζώων

Στην εξέλιξη των ζώων, μια κλασική αλλά αμφιλεγόμενη ιδέα υποστηρίζει ό

τι

το μεγαλύτερο είναι καλύτερο. Τα μεγαλύτερα ζώα μπορούν να κυριαρχήσουν ως κυνηγοί, μαχητές και σύντροφοι απλώς υπερβάλλοντας τον ανταγωνισμό. Το να ζεις μεγάλος επιτρέπει την ευκολότερη επιβίωση, έτσι ισχύει η μακροχρόνια θεωρία. Ονομάστηκε «Κανόνας του Cope», από τον παλαιοντολόγο Edward Drinker Cope, η έννοια εμφανίστηκε για πρώτη φορά μεταξύ των παλαιοβιολόγων τον 19ο αιώνα. Αρχικά, ο κανόνας του Cope φαινόταν σαν μια καλή εξήγηση για τα μεγάλα θηλαστικά όπως τα μαλλιαρά

μαμούθ

και οι τίγρεις με δόντια που κάποτε περιπλανήθηκαν στη Βόρεια Αμερική. Και για τους δεινόσαυρους, ο κανόνας του Cope φαίνεται να ταιριάζει. Αλλά οι εξαιρέσεις από την τάση έγιναν σύντομα εμφανείς.

Κατά τη διάρκεια χιλιετιών, ορισμένα είδη ζώων και πληθυσμοί έχουν γίνει μικρότερα, όχι μεγαλύτερα, σύμφωνα με τα απολιθώματα. Εποχή των παγετώνων

άλογα που κατείχαν

Η Αλάσκα στο μακρινό παρελθόν,

μερικές σαύρες ανόλες

που ζει σε νησιά της Καραϊβικής,

πολλά είδη χελωνών

και

ακόμα και λιβελλούλες

όλα συρρικνώθηκαν με την πάροδο του χρόνου, δείχνει η έρευνα. Αυτές οι παρατηρήσεις έρχονται σε αντίθεση με τις επικρατούσες προσδοκίες για το μέγεθος των ζώων και έχουν μείνει σε μεγάλο βαθμό ανεξήγητες για δεκαετίες. Μια πρόσφατα προταθείσα εξελικτική υπόθεση, που δοκιμάστηκε μέσω υπολογιστικής μοντελοποίησης, θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση του μυστηρίου.

Τα έντονα επίπεδα ανταγωνισμού μεταξύ των ειδών και ο υψηλός κίνδυνος εξαφάνισης οδηγεί τα ζώα σε μικρότερες τάσεις, σύμφωνα με τη θεωρία που περιγράφεται στο

μια μελέτη

δημοσιεύθηκε στις 18 Ιανουαρίου στο περιοδικό

Βιολογία Επικοινωνιών

. Οι

ερευνητές

κατασκεύασαν ένα σύνθετο μοντέλο υπολογιστή για την εξέλιξη της κοινότητας με 20 διαφορετικές μαθηματικές παραμέτρους, όπως το ποσοστό θήρευσης και η βασική θνησιμότητα. Παρακολούθησαν μια μοντελοποιημένη ομάδα αλληλεπιδρώντων οργανισμών μέσω μιας χρονικής εξέλιξης σε πολλαπλά σενάρια και διερεύνησαν πώς το μέγεθος του σώματος, η αφθονία των ειδών και η οικολογική θέση μετατοπίστηκαν υπό διαφορετικές συνθήκες. Μέσω του μοντέλου τους, διερεύνησαν διάφορες δυναμικές πόρων και κινδύνου και βρήκαν ότι τα αποτελέσματα του μεγέθους άλλαζαν ανάλογα με το σενάριο.

Σε ορισμένες ρυθμίσεις, ο κανόνας του Cope φαίνεται όντως να ισχύει. Όταν ο ανταγωνισμός μεταξύ των ειδών στους πόρους είναι χαμηλός και ο συνολικός κίνδυνος εξαφάνισης είναι ελάχιστος, το μοντέλο προτείνει ότι τα ζώα γίνονται μεγαλύτερα. Ομοίως, όταν τα κορυφαία αρπακτικά εξαφανίζονται, τα ζώα που χαμηλώνουν στην οικολογική σκάλα μπορεί να εξελιχθούν μεγαλύτερα για να επωφεληθούν από την ανοιχτή θέση. Ωστόσο, σε πιο ακραία σενάρια –όπου ο ανταγωνισμός για θήραμα, βιότοπο ή άλλες βασικές ανάγκες είναι ακραίος στον ιστό της ζωής– οι πληθυσμοί των ζώων μπορεί να διατηρήσουν το μέγεθός τους ή ακόμα και να συρρικνωθούν, λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Shovonlal Roy, καθηγητής και οικολόγος μοντελιστής στο

Πανεπιστήμιο

. του Reading στο Ηνωμένο Βασίλειο.

«Πραγματικά δεν το περιμέναμε αυτό», λέει ο Roy. Αυτός και οι συνάδελφοί του δεν είχαν σκοπό να διαψεύσουν τον Κανόνα του Cope, αλλά να δουν αν θα αντέξει το μόντελινγκ. Η θεωρία πάνω από έναν αιώνα έχει συζητηθεί εδώ και δεκαετίες. Ορισμένοι εξελικτικοί βιολόγοι και παλαιοντολόγοι το έχουν απορρίψει ως τεχνούργημα μεροληψίας επιλογής για μεγάλα ζώα, ενώ άλλοι έχουν παραμείνει πιστοί στη θεωρία, η οποία

φαίνεται να κρατάει

για τόσα πολλά είδη.

Τα αποτελέσματα της μελέτης υποδηλώνουν ότι η πραγματικότητα είναι πιο περίπλοκη από μια ενιαία έννοια του μεγέθους του σώματος. Επιπλέον, τα ευρήματα του μοντέλου προσφέρουν μια εξελικτική εξήγηση για εξαιρέσεις στον κανόνα, λέει ο Roy: αυτά δεν είναι ατυχήματα ή εκτροπές, αλλά αποτελέσματα που προκύπτουν από σαφείς, μαθηματικά ερμηνεύσιμες πιέσεις.

Για σενάρια στα οποία τα είδη συρρικνώνονται με την πάροδο του χρόνου, οι ερευνητές προτείνουν έναν «κανόνα του επαναλαμβανόμενου αντιστροφέα Cope». Με την καθοδήγηση αυτής της νέας θεωρίας, ο υψηλός ανταγωνισμός αναγκάζει τα ζώα να διαφοροποιήσουν τις οικολογικές τους θέσεις, αναζητώντας νέα τρόφιμα ή ενδιαιτήματα. Ωστόσο, εξηγεί ο Roy, θα υπάρχει πάντα

πίεση

για επιστροφή στον αρχικό πόρο, για τον οποίο ένα ζώο ήταν αρχικά κατάλληλο. Η πρόσβαση σε αυτόν τον περιζήτητο πόρο είναι ευκολότερη όσο μικρότερος είστε. Τα μικρότερα ζώα καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο και απαιτούν λιγότερη ενέργεια. Σίγουρα, υπάρχουν πλεονεκτήματα στο να είσαι μεγάλος, αλλά μερικές φορές το μικρό είναι ανώτερο.

Προηγουμένως, η επιστήμη πρόσφερε εξαιρέσεις στον κανόνα χωρίς γενική εξήγηση. Τώρα, υπάρχει ένα προτεινόμενο «κοινό πλαίσιο» από το οποίο οι βιολόγοι και άλλοι μπορούν να επεξεργαστούν, λέει ο Roy. Αυτή η συμπληρωματική εξελικτική θεωρία θα μπορούσε να ρίξει φως σε ορισμένες τάσεις, ακόμη και επί του παρόντος άλυτα μυστήρια όπως το

το πρόβλημα των πουλιών που συρρικνώνεται στον κόσμο

. Τα πουλιά σε πολλούς βιότοπους παγκοσμίως φαίνεται να γίνονται όλο και μικρότερα και η αλλαγή σχετίζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αλλά η φυσική δεν φαίνεται να εξηγεί ολόκληρη την ιστορία. Ο επαναλαμβανόμενος αντίστροφος κανόνας του Cope μπορεί να προσφέρει διορατικότητα.

[ Related:


These extinct, nearly 10-foot-tall apes could not adapt to shifting seasons


]

Σε όλα τα μοντέλα που έτρεξαν οι ερευνητές, τα ζώα που μεγάλωσαν ή συρρικνώθηκαν γρήγορα κατευθύνονταν προς την εξαφάνιση. Αλλά αυτός είναι ο τρόπος του κόσμου, λέει ο Roy. Για τα περισσότερα είδη, ειδικά στα ακραία άκρα του φάσματος μεγέθους, η εξαφάνιση είναι αναπόφευκτη στο μεγάλο τόξο του εξελικτικού χρόνου, επειδή τα άκρα είναι ευάλωτα στις αλλαγές. Μια πρόσφατη μελέτη δείχνει ότι το μεγαλύτερο πρωτεύον θηλαστικό που έζησε ποτέ, ένας πίθηκος με ύψος σχεδόν 10 πόδια και βάρος πάνω από 550 κιλά, πιθανότατα εξαφανίστηκε επειδή η μαζικότητά του έκανε πιο δύσκολη την προσαρμογή στις κλιματικές αλλαγές. Και πάλι, ο Roy λέει ότι αυτή η εξαφάνιση ευθυγραμμίζεται με το μοντέλο τους.

Ωστόσο, όλα αυτά εξακολουθούν να είναι θεωρητικά. Αν και το μοντέλο υπολογιστή των ερευνητών είναι περίπλοκο και χρειάστηκαν χρόνια για να τελειοποιηθεί, απαιτούνται πραγματικές δοκιμές και δεδομένα για να υποστηριχθεί η ιδέα. Ο Ρόι λέει ότι ελπίζει να δει μελλοντική έρευνα να υιοθετεί τον επαναλαμβανόμενο αντίστροφο Κανόνα του Cope και να αξιολογεί την εγκυρότητά του στο αρχείο απολιθωμάτων. Θα ήθελε επίσης να χρησιμοποιήσει παλαιοντολογικά δεδομένα για τη δημιουργία καλύτερων και πιο ολοκληρωμένων εκδόσεων του μοντέλου που αντιπροσωπεύουν μεταβλητές όπως η θερμοκρασία και η απώλεια οικοτόπων. Προς το παρόν, αυτό που έχει αποδειχθεί είναι ότι τα ζώα δεν είναι τα μόνα πράγματα που εξελίσσονται: η κατανόησή μας για τον κόσμο μπορεί επίσης.