|
|
|
A viselkedés evolúciója
és a genetika
|
| |
|
Most
nézzük meg Steven Arnold szép kísérletét a természetben
előforduló genetikai változatosság élettani következményeire.
Ez a vizsgálat evolúciós értelmet ad a Thamnophis kígyók
két populációja közötti genetikai, élettani és viselkedési
különbeségeknek /29/. A Thamnophis elegans kígyók Észak-Amerika
nyugati részén fordulnak elő, többféle élőhelyen, a ködös,
nedves kaliforniai partvidéken, és a szárazabb, magasabb
szárazföldi részeken. A két élőhelyen élő kígyók (partvidékiek
és szárazföldiek)
táplálékösszetétele erőteljesen különbözik. A partvidéki
kígyók nedves területeken keresnek táplálékot, ahol a
legfontosabb táplálékuk a csiga. Ezen képességükkel kivívták
az elismerésemet.
|
Stevan J. Arnold
Honlap: WWW
|
|
Egyszer
elkövettem azt a hibát, hogy felvettem egy meztelen
banáncsigát és ezután tíz percet kellett a konyhában töltenem,
hogy eltávolítsam azt a riasztó hatású ragadós nyákot,
amelyet a csiga a kezemen hagyott. A csigák nem élnek
Észak-Kalofornia szárazföldi részein, így nem meglepő,
hogy a szárazföldi kígyók valami
mást esznek, elsősorban halat és békát, amelyet folyókban
és patakokban kapnak el.
De vajon
a szárazföldi helyekről származó kígyók megeszik-e a csigát,
ha van lehetőségük? Ha felnőtt kígyóknak meztelen csigát
adunk és nem eszik meg a zsákmányt, ez azt jelenti, hogy
tapasztalatuk a hal és a béka fogyasztásban okozza, hogy
elutasítják a különös táplálékot. Érdekes kísérlet lenne,
ha újszülött kígyóknak, amelyek szárazföldi és parti populációkból
származnak, adnánk lehetőséget, hogy meztelen csigát egyenek,
mivel ez a teszt kizárná annak lehetőségét, hogy a táplálkozási
tapasztalat befolyásolta a táplálék összetételt.
Arnold elvégezte
ezt az érdekes kísérletet. Terhes nőstényeket fogott mindkét
populációból és laboratóriumba vitte őket. Miután megszültek,
mindkét populációban az utódok nyelvöltögetési gyakoriságának
összehasonlításával Arnold meghatározta, hogy mindkét
populációban a meztelen csiga szagára adott kemoreceptív
válaszok különbségének kb. 17 %-a az egyedek közötti genetikai
különbségekre vezethetők
vissza. Ez az eredmény mutatja, hogy a meztelen csiga
szagával kapcsolatos genetikai változatosság szinte nyom
nélkül eltűnt mindkét populációból. A legtöbb partvidéki
kígyónak olyan allélje, vagy alléljei vannak, amely képessé
teszi őket a meztelen
csigák megérzésére és megtámadására. A szárazföldi populációk
kígyóinak azonban alternatív alléljai alacsony nyelvöltögetést
és alacsony támadási valószínűséget jelentettek, amikor
meztelen csigával kerültek szembe.
|
| Ha a két populációból a kígyókat
keresztezik,
ahogy Arnold elvégezte, az utódok csoportjában sokkal nagyobb
a változatosság, mint akármelyik szülőpopulációban, habár
a kígyók nagy része nem fogadja el a meztelen csigát táplálékul.
Ezek az eredmények mutatják, hogy a populációk közti különbségeknek
erőteljes genetikai komponense van, és szintén jelzik, hogy
az az allél, vagy allélok, amelyek meztelen csiga elutasítást
alakítanak ki, dominánsak az alternatív allélokkal szemben,
amelyek a meztelen csiga elfogadását segítik elő. A szárazföldi
és partvidéki
populációk táplálkozási különbségének evolúciójára egy eléggé
meggyőzőnek tűnő elméletet javasoltak. Képzeljük el, hogy
a partvidéki élőhely eredeti benépesítői között néhány egyed
hordozta a csiga elfogyasztás ritka alléljét. Egyes bizonyítékok
arra utalnak, hogy Kalifornia partvidékeit a T. elegans
később népesítette be, mint az Észak-Amerika nyugati részének
szárazföldjeit. Ezek a meztelen csiga fogyasztó egyedek
képesek voltak kihasználni az új élőhely gyakori táplálékát.
Ha ennek eredményeként
a szaporodási sikerük csupán 1%-kal is volt magasabb, mint
a meztelen csigát nem fogyasztó társaiké, akkor a partvidéki
populáció kevesebb mint 10 ezer év alatt a jelenlegi szintre
fejlődhetett, elkülönülve a szárazföldi populációtól. |
| Könnyű
elképzelni, hogy a meztelen csiga elfogadását kódoló allélek
előnyt élveztek a partvidéki populációkban. De vajon miért
folyhat erős szelekció a szárazföldi populációban ez ellen,
amely majdnem eliminálta a szárazföldi allélt. Arnold kimutatta,
hogy azok az allélek,
amelyek elősegítik a meztelen csiga evését, növelik a piócák
elfogadásának esélyét is. Ezek a vérszívó állatok hiányoznak
a kaliforniai partvidékekről, de a szárazföldi tavakban
nagy tömegben élnek. Így lehetséges, habár nem bizonyított,
hogy azok a kígyókat,
amelyek próbáltak piócát enni és a meztelen csiga elfogadók
bizonyára így tettek, a piócák megtámadták. A piócák ugyanis
képesek azután is élni, ha egy kígyó lenyelte őket, és hogyha
a kígyó emésztési rendszerének falához rögzítik magukat,
akkor elfogyasztójukat
komolyan megsebesíthetik. Bár ez ritkán történik meg, ez
negatív szelekciós nyomást fejthetett ki a kígyókra, amelyeknek
pióca elfogadó alléljei vannak. Mivel ugyanezek az allélek
irányítják a meztelen csiga felderítés és támadás kifejlődését
is,
a csigaevés képessége valószínűleg hátrányosnak bizonyul
a szárazföldi populációban. |
| Így
a kígyók táplálkozási viselkedéseinek földrajzi különbségeit
részben a közvetlen genetikai háttérrel lehet magyarázni
(különböző allélek érvényesülnek a két populációban),
a proximális élettani alapokkal (a kemorceptorok, amelyek
a meztelen csigák és a piócák bizonyos molekuláinak a felderítését
végzik, jobban fejlettek a parti populációban), és az ultimális
ökológiai okokkal (a szárazföldi kígyóknak meg kell küzdeni
a potenciálisan veszélyes piócákkal, míg a partvidéki kígyók
csupán ehető csigákkal találkozhatnak). Ez az esettanulmány
szemlélteti, hogy a viselkedés mind genetikai, mind fiziológiai
szinten kifejlődhet az ökológiai különbségekre adott válasz
következményeként,
amely a különböző viselkedésű egyedek fitneszét befolyásolja
/29/. A viselkedés-genetika jövőbeni kutatása, amely integrálja
a genetikát, fiziológiát és ökológiát, el fog vezetni minket
a viselkedés proximális és végső okai közti viszony alaposabb
megértéséhez. |
| |
|