كل صباح في ميامي ، يبدأ عملنا الميداني بنفس الطريقة. القهوة الكوبية الطازجة والباستيليتوس – معجنات أمريكا اللاتينية اللذيذة – تغذي فريقنا ليوم آخر من أعمال المباحث التطورية. نحن هنا نتتبع التطور في الوقت الفعلي ، وقياس الانتقاء الطبيعي كما يحدث في مجتمع من السحالي الكاريبي.
كأستاذ مساعد في علم البيئة والتطور في جورجيا تك ، أخذتني رحلتي مع هذه الزواحف الرائعة بعيدًا عن جذوري في لندن. إن الهواء الدافئ والرطوب في ميامي يشعر بأنه طبيعي الآن ، وهو بعيد كل البعد عن الشوارع الرمادية والغطرة وخالية من السحلية في تربيتي البريطانية.
تجري أبحاثنا في جزيرة جنوب فلوريدا تقريبًا بحجم ملعب كرة قدم أمريكي – على افتراض أننا ناجحون في تجنب التماسيح الأمريكية التي تشمس في البحيرة المحيطة. نسميها جزيرة السحلية ، وهي مكان خاص.
هنا ، منذ عام 2015 ، نجري أبحاثًا تطوريًا على خمسة أنواع من السحالي الرائعة التي تسمى ANOLES. من خلال دراسة ANOLES ، يعمل فريقنا على فهم أحد الأسئلة الأساسية في علم الأحياء: كيف يقود الانتقاء الطبيعي تطور في الوقت الفعلي؟
كل شهر مايو ، متزامن مع بداية موسم التكاثر ، نقوم بزيارة Island Lizard لالتقاط ودراسة وإفراج جميع ANOLES البالغين – وهو عدد سكان يتقلب بين 600 إلى 1000. طوال الصيف بأكمله ، وضعت الإناث بيضة واحدة كل سبعة إلى 10 أيام. بحلول شهر أكتوبر ، ظهر جيل جديد بالكامل.
الحياة السرية للسحالي
anoles ليس من الناهضين في وقت مبكر ، لذلك لا نتوقع الكثير من النشاط حتى تعزز الشمس حوالي الساعة 9:30 صباحًا ؛ هذا يعطينا الوقت لإعداد معداتنا. يمسك فريقنا بأعمدة الصيد التلسكوبية المزودة بمسلسلات صغيرة ، والتي نستخدمها لنفجر السحالي برفق من الفروع وجذوع الأشجار. اسأل أي عالم الأحياء السحلي عن مواد Lasso المفضلة الخاصة بهم وسوف تثير النقاش القديم: خط الصيد أو خيط الأسنان؟ لما يستحق الأمر ، لقد قمنا مؤخرًا بتحويله – نحن الآن على خط صيد الفريق.
تصور نفسك على أنه anole في جزيرة السحلية. حياتك قصيرة – عادة سنة واحدة فقط – ومليئة بالتحديات اليومية. تحتاج إلى الاحماء تحت أشعة الشمس ، والعثور على ما يكفي من الطعام للبقاء على قيد الحياة ، والبحث عن رفيق ، وحراسة فرعك المفضل من السحالي الأخرى وتجنب تناوله من قبل المفترس.
مثل البشر ، كل سحلية فريدة من نوعها. البعض لديه أرجل أطول ، والبعض الآخر فكي أقوى ، وكلها تتصرف بشكل مختلف قليلا. هذه الاختلافات يمكن أن تحدد من يبقى ومن لا ؛ من لديه معظم الأطفال ومن لا.
هذه النتائج تدفع التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي ، وهي العملية التي تميل فيها الكائنات ذات السمات المناسبة لبيئتها إلى البقاء على قيد الحياة وإعادة إنتاج المزيد. ثم يتم نقل هذه السمات المفيدة إلى الأجيال القادمة ، وتغيير الأنواع تدريجيا مع مرور الوقت. ومع ذلك ، لا يزال لدى العلماء فهم غير مكتمل لكيفية تنبؤ كل من هذه الميزات بالفائزين والخاسرين في الحياة في البرية.
لفهم كيفية تطور الأنواع ، يحتاج الباحثون إلى فتح هذا المربع الأسود من التطور والتحقيق في الانتقاء الطبيعي في المجموعات البرية. أنا وزملائي أفعل ذلك من خلال دراسة anoles بتفاصيل رائعة. كان العام الماضي مثيرًا بشكل خاص: ركضنا ما أطلقنا عليه الأولمبياد السحفية.
أعمدة صيد صغيرة
عندما تبني حرارة الصباح ، نكون قد اكتشفنا السحالي الأولى لدينا: ألقاب البني الكوبية بالقرب من الأرض ، والمقاييس الموروثة من ANOLES HISPANIOLAN BANOLES فوقها مباشرة. علاوة على ذلك ، في مظلات الأشجار المورقة ، توجد شاملات أخضر أمريكية ، وأكبر الأنواع ، الفارس الكوبي ، بحجم قطة حديثي الولادة.
في عام 2018 ، دخل منافس جديد إلى الساحة – بورتوريكو كرود أنول ، وهو نوع موجود بالفعل في ميامي ولكنه لم يصل بعد إلى جزيرة ليزارد. أتاح لنا وصوله فرصة غير متوقعة لدراسة كيفية تطور الأنواع في الوقت الفعلي استجابة لجار جديد.
يتطلب اصطياد هؤلاء الرياضيين رشيقة الصبر والدقة. من خلال أعمدة الصيد المعدلة لدينا ، نقوم بحلق خيط الأسنان بعناية على رؤوسهم. يتميز كل موقع بالتقاط بشريط وردي مشرق ورقم معرف فريد ؛ ثم يتم نقل جميع السحالي إلى مختبرنا الميداني على بعد مسافة قصيرة سيراً على الأقدام.
أولمبياد السحلية
هنا ، تبدأ التجارب الأولمبية الحقيقية. كل رياضي يمر بتقييم شامل. تكشف آلة الأشعة السينية المحمولة الخاصة بنا عن بنية الهيكل العظمي ، ويلتقط عمليات المسح عالية الدقة التفاصيل المعقدة لأقدامهم. هذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص: مثل أبناء عمومهم ، يمتلك الأوليون أصابعًا لزجة رائعة تسمح لهم بالتشبث بتنعيم الأسطح مثل الأوراق وربما حتى على قيد الحياة من الأعاصير.
نقوم أيضًا بقياس شكل ومخالبهم ، لأن كلا الميزتين أمران حاسمان لمتسلقي الأشجار. توفر عينات الحمض النووي بصمة وراثية لكل فرد ، مما يتيح لنا تعيين العلاقات الأسرية عبر الجزيرة ومعرفة ما هو الأكثر نجاحًا.
تأخذ آلة الأشعة السينية المحمولة قياسات مفصلة للهيكل العظمي للسحلية. جيمس سترود
تجارب الأداء هي المكان الذي تصبح فيه الأمور مثيرة للاهتمام. تخيل لقاء مسار صغير مع السحالي. باستخدام كاميرات الفيديو عالية السرعة ، نقوم باختبار مدى سرعة تشغيل كل سحلية ، واستخدام معدات متخصصة نقيس مدى صعوبة اللدغة ومدى قوة الفروع القاسية والأوراق الناعمة.
هذه ليست قياسات تعسفية – كل منها يمثل ميزة تطورية محتملة. السحالي السريعة قد يهرب من الحيوانات المفترسة بشكل أفضل. قد تحدد اللدغات القوية الفائزين في النزاعات الإقليمية. قبضة ممتازة أمر بالغ الأهمية للبهلوانات مظلة الأشجار.
كل قياس يساعدنا على الإجابة على الأسئلة الأساسية حول التطور: هل تعيش السحالي الأسرع لفترة أطول؟ هل تنتج أقوى Biters المزيد من النسل؟ هذه هي المقاييس الأساسية للتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي.
مع اقتراب فترة ما بعد الظهيرة ، ينقل الفريق كل قطعة من الشريط الوردي المشرق ويعيد السحلية المقابلة إلى الفرع الدقيق الذي تم القبض عليه. يمتلك ANOLEs الآن علامتين صغيرتين 3 ملليمترات مع رمز فريد يتيح لنا التعرف عليه عندما نعيده في رحلات بحثية مستقبلية ، إلى جانب مجموعة صغيرة من طلاء الأظافر الأبيض حتى نعلم عدم التقاطه فورًا بعد أن ندعه يذهب.
في الساعة 8:30 مساءً ، مع أولمبياد السحلية التي تم إجراؤها لهذا اليوم ، نعود إلى الجزيرة مرفوعة المصابيح الأمامية. ليلة يجلب منظور مختلف. يصعب التقاط بعض من أكثر السحالي المفعمة بالحيوية عند شحنها بالكامل من خلال شمس منتصف النهار ، لذلك تسمح لنا رواياتنا الليلية بالعثور عليها أثناء النوم. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون سباقًا مع الزمن. كما أن ثعابين الذرة التي تأكل السحلية الجائعة هي أيضًا صيد ، في محاولة للعثور على الجوانب قبل أن نفعل ذلك. بينما نختتم يومًا آخر لمدة 16 ساعة في حوالي الساعة 11:30 مساءً ، يشارك الفريق قصص الليل.
إذا صعد الثعبان على طول فرع ينام فيه طفل رضيع ، فإن السحلية ستستيقظ وتسقط على الأرض للهروب. جيمس سترود
تطور في الجزيرة
تمتد مجموعة بيانات جزيرة السحلية التي تمتد الآن 10 سنوات و 10 أجيال وخمسة أنواع ، واحدة من أطول الدراسات النشطة من نوعها في علم الأحياء التطوري. من خلال تتبع الأفراد الذين يعيشون ويعيدون إنتاجه ، وربط نجاحهم بسمات مادية محددة وقدرات الأداء ، فإننا نقوم بتوثيق الانتقاء الطبيعي بتفاصيل غير مسبوقة.
حتى الآن اكتشفنا نمطين رائعين. في البداية ، لم يدفع ليكون مختلفًا في جزيرة السحلية. عاشت anoles بأشكال وأحجام متوسطة للغاية لفترة مختلفة من تلك التي تختلف قليلاً. ولكن عندما وصل ANOLEs المتوج ، تغير كل شيء: فجأة ، كان لدى Brown Anoles ذات الساقين الأطول ميزة البقاء على قيد الحياة.
أولمبياد السحلية تساعدنا على فهم السبب. إن الأدوار الأكبر والأكثر عدوانية التي تجبر على أنسجة براون على قضاء المزيد من الوقت على الأرض ، حيث قد يركض أولئك الذين لديهم أرجل أطول للهروب من الحيوانات المفترسة-مما يسمح لهم بالبقاء بشكل أفضل على جينات الساق الطويلة ، في حين قد يتم تناول جينات ذات أرجل أقصر قبل أن تتمكن من إعادة إنتاجها.
من خلال مشاهدة الانتقاء الطبيعي تتكشف استجابة للتغيرات البيئية ، بدلاً من استنتاجها من السجلات الأحفورية ، فإننا نقدم أدلة متطورة على العمليات التطورية التي لا يمكن أن ينظر إليها تشارلز داروين إلا.
هذه الأيام الطويلة من الملاحظة تكشف ببطء عن إحدى العمليات الأساسية في علم الأحياء. كل سحلية نلتقطها ، كل قياس نخذه يضيف قطعة أخرى إلى فهمنا لكيفية تكييف الأنواع وتتطور في عالم دائم التغير.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: جيمس ت. سترود ، معهد جورجيا للتكنولوجيا
اقرأ المزيد:
لا يعمل James T. Stroud مع الأسهم أو استشارةها أو تلقيها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.