Az evolúció egyik legérdekesebb nagyszabású mintája a párhuzamosság. Például a repülés sokszor fejlődött ki párhuzamosan számos nem repülõ organizmusból; számos gerinces faj, amelyek nem halak, úsztak párhuzamosan. Az egyik tanulmány felfedezte a testpáncél párhuzamos fejlődését számos sósvízi ősök édesvízi visszacsatolt halai között.
Egy másik érdekes dolog az evolúcióval kapcsolatban, amelyet csak az utóbbi évtizedekben értékeltek fel, az a tény, hogy a gének és a tulajdonságok között nincs egyszerű megfelelés. Ritkán egy gén határoz meg egy tulajdonságot, és ritkán változik egy tulajdonság egy gén miatt. Több tucat példát mutat az egyszerű gén-tulajdonság kapcsolatokra, amelyek közül sokat évekkel ezelőtt fedeztek fel. Mivel ezeket a kapcsolatokat viszonylag könnyű volt megtalálni és leírni, a tankönyveink tele vannak velük, és a genetikával kapcsolatos gondolkodásunk hosszú ideig rájuk épült. De ez kicsit olyan, mintha minden jármű működéséről alkotott elképzelésünket a játékkocsi működésének mély megértésével alapoznánk. Egy kicsi vörös kocsi mechanikája és műszaki tervezése nem fogja segíteni a mozgólépcsők, tengeralattjárók vagy az Apollo holdindító rendszerek megértését. Most azt gondoljuk, hogy a legtöbb gén több tulajdonságot befolyásol, a legtöbb tulajdonságot pedig több gén befolyásolja, és hogy ez mind nagyon bonyolult.
Egy nemrégiben a visszarúgás viselkedését vizsgáló tanulmány példaként említi a több tulajdonságot befolyásoló gént.
A rágcsálók a Gasterosteidae halcsalád tagjai, sóban és édesvízben élő fajokkal. Az édesvízi ragadozók sósvízis őseiből származtak, akiket kevesebb mint körülbelül 17 000 évvel ezelőtt szárazföldön helyeztek el az északi félteké egész területén. Ezért az édesvízi és a sósvízi megtakarítások közötti különbségek a jól ismert fajcsoportok közelmúltbeli és gyors fejlődését képviselik, és így különösen érdekeltek a tudósok számára.
A sósvízi csigáknak legfeljebb 36 csontlemezük lehet, amelyek kisebb számú éles gerinchez kapcsolódnak. Ezek a tányérok és tüskék védik a halakat a ragadozóktól, de előállítása és karbantartása költséges. A csontos lemezekhez extra kalcium szükséges, ami bizonyos környezetben ritka, és korlátozzák a halak testmozgását.
Az édesvízi karikákban kevesebb gerinc és csontos lemez van. Néhányuknak van rése a tányérok sorában (ezt „részleges morphnak” hívják), másoknak csak néhány tányér van a hal hátsó végén („alacsony morph”). Az édesvíz kevesebb kalciummal rendelkezik, mint a sós víz, tehát ez alkalmazkodhat egy korlátozó erőforráshoz. Az édesvízi környezetben általában kevesebb ragadozó van, mint a sósvízi környezetben, tehát a csontos lemezek védő tulajdonságai kevésbé lehetnek fontosak az édes vízben; talán laza természetes szelekció volt ezen a páncélon, és idővel sok különböző populációban elvesztette párhuzamosan.
Egy 2005-ös tanulmányban a tudósok egy gént ( Eda ) vizsgáltak, amely meghatározza a csontlemez növekedését, és megállapították, hogy az édesvízi ragacsosoknak van egy olyan génvariánsa, amely kevesebb lemez kialakulását okozta ezekben a populációkban. Az Eda gén valószínűleg szabályozó funkciót tölt be, így meghatározhatja a fenotípusok egy sorát a teljesen páncélozott sósvízi változattól a két, az édesvízben található kevésbé páncélozott változatig. A genetikai és a populációs elemzés kombinációja vezetett a kutatóknak arra, hogy felfedezzék, hogy az északi féltekén a legtöbb édesvízi visszacsatolás, amely csontlemez-veszteséget mutat, azért történik, mert mindannyian öröklik az Eda egy változatát, amely az eredeti sósvíz-populációkban ritka. Tehát a vonás párhuzamosan fejlődött számos vonalban, amelyek mindegyike különböző sósvízi populációkból származott, de a gén egyetlen, már létező formájából is fejlődött ki. Ugyanakkor azt is megállapították, hogy az északi félteké egy vagy több csökkentett csontlemezével történő elakadása ezt a tulajdonságot egy teljesen más genetikai változásból származtatta.
Ez a tulajdonság tehát egy olyan tulajdonság példája, amelyet egynél több gén határoz meg, valamint egy párhuzamos evolúció példája, amely egynél több módon történik.
Egy második tanulmány, amelyet csak egy tudományos ülésen jelentettek be, azt vizsgálja, hogy mi látszik egy teljesen más kérdés a visszatérés evolúciójáról. A legtöbb hátrány az iskolákból származik, ami a halok körében gyakori adaptáció, a számbiztonság elvét követve. De van egy olyan édesvízi visszamaradó populáció, amely nem alkot iskolákat. A kanadai British Columbia-ban, a Paxton-tó hátrányai nagyrészt egyedül úsznak körül. Az iskolák létrehozása helyett vastag növényzetben rejtőznek el a Paxton-tó fenekén.
Anna Greenwood vezetésével a kutatói csoport a fred Hutchinson rákkutató központból a seattle-i egy gépet dolgozott ki az iskolai magatartás kipróbálására és mérésére a botokban. Ez egy hamis halak mobilszerű csoportjából áll, amelyek robotiskolaként mozognak egy körben egy nagy akvárium körül. Amikor ezzel a gézzel egy iskolaiból származó botkormányból származó halakat a vízbe helyeztek, csatlakoztak a hamis halakhoz és úsztak körül velük. Amikor a nem iskolázott népességből származó halakat ezzel a gépen vízbe helyezték, akkor nem tanultak. Ez a két populáció annyira szorosan összekapcsolódik, hogy kereszteződhetnek. A kutatók megvizsgálták az iskolába és az iskolába nem tartozó halak utódjait, hogy meghatározzák, milyen viselkedést mutatnak az egyes halak. A várakozások szerint néhányan tanultak, mások nem. Miután a hibrid halakat kiszámítottuk, megvizsgáltuk génjeiket, hogy van-e egy adott aláírás, ami az iskolázással és a magányos úszással jár.
Kiderült, hogy az a gén, amely úgy tűnik, hogy ellenőrzi az ezen állatok iskolázottsági viselkedését, nem más, mint Eda, ugyanaz a gén, amely a csontos lemezek számát szabályozza.
Tehát a hátrányok nemcsak nagyszerű példát mutatnak arra, hogy miként alakulhat ki a párhuzamos evolúció, hanem kiváló példát mutat egy génre is, amely egynél több tulajdonságot érint. De hogy működik ez? Azok a halak, amelyeknél nem alakul ki csontlemez, szintén nem fejlesztenek ki teljesen működőképes oldalsó vonalat. Az oldalsó vonal sokféle érzékszerv, amely lehetővé teszi a halak számára, hogy észleljék a víz mozgását másutt. Egyes ragadozó halak az oldalsó vonalat használják zsákmányuk megkeresésére, mások az oldalsó vonalat használják a ragadozók észlelésére, és ezzel elkerülve a zsákmányt, és az iskolai halak az oldalsó vonalat használják, hogy nyomon követhessék az iskola többi halat. Nyilvánvaló, hogy a rosszul fejlett oldalsó vonalakkal kapcsolatos akadályok nem tudnak iskolába menni, mert nem érzékelik megfelelően a többi halat, amellyel mozgásukat össze kellene hangolni.
Forrás:
Colosimo, Pamela F., Kim E. Hosemann, Sarita Balabhadra, Guadalupe Villarreal, Jr., Mark Dickson, Jane Grimwood, Jeremy Schmutz, Richard M. Myers, Dolph Schluter és David M. Kingsley. 2005. Elterjedt párhuzamos evolúció a visszarúgásokban az Ectodysplasin Alleles Science ismételt rögzítésével, 2005. március 25.: 307 (5717), 1928-1933.
Pennisi, Elizabeth. 2012. Robotikus hal mutat az iskolai génhez. Hírek és elemzés. Science 335 (6066): 276-277. DOI: 10.1126 / science.335.6066.276-b
