Τι είναι η Εξέλιξη και η Φυσική Επιλογή;

Η εξέλιξη είναι η κεντρική έννοια που ενοποιεί όλη τη βιολογία, επομένως η κατανόησή της είναι απολύτως κρίσιμη εάν θέλετε να κατανοήσετε τη συμπεριφορά των ζώων.

Η εξέλιξη και η φυσική επιλογή - μια διαδικασία μέσω της οποίας συμβαίνει η εξέλιξη - μας παρέχουν έναν τρόπο να απαντήσουμε σε βαθιές ερωτήσεις σχετικά με το γιατί τα ζώα συμπεριφέρονται όπως συμπεριφέρονται. Για παράδειγμα, γιατί ένα ζώο μπορεί να ομαδοποιηθεί με άλλους αντί να είναι μοναχικό, ή γιατί επιλέγει συντρόφους με πιο έντονα χρώματα ή γιατί τραγουδάει για να διεκδικήσει μια περιοχή.

Χωρίς την εξέλιξη, η μελέτη της συμπεριφοράς των ζώων θα περιοριζόταν στην απλή καταγραφή του τι έκαναν τα ζώα. Με τα πιο απλά λόγια, όταν μιλάμε για βιολογική εξέλιξη εννοούμε την κάθοδο με τροποποίηση. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα μεταβιβάζουν τα χαρακτηριστικά τους στους απογόνους τους, αλλά ότι η κατανομή των χαρακτηριστικών μέσα σε έναν πληθυσμό αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

Μπορούμε να παρακολουθήσουμε αυτή τη διαδικασία από γενιά σε γενιά εξετάζοντας τις αλλαγές στη συχνότητα των γονιδίων σε έναν πληθυσμό, καθώς τα γονίδια είναι ο κύριος τρόπος με τον οποίο τα χαρακτηριστικά μεταβιβάζονται από τους γονείς στους απογόνους. Σε πολλές γενιές αυτές οι αλλαγές συσσωρεύονται, οδηγώντας σε νέα είδη που προκύπτουν και αποκλίνουν το ένα από το άλλο.

Η βιολογική εξέλιξη βασίζεται στην ιδέα ότι όλη η ζωή στη Γη μοιράζεται έναν κοινό πρόγονο που προκάλεσε την τεράστια ποικιλομορφία ζώων, φυτών και άλλων οργανισμών που βλέπουμε σήμερα. Μόνο τα ζώα αποτελούν έναν τεράστιο αριθμό ειδών - περισσότερα από 67.000 είδη σπονδυλωτών και πάνω από 1,3 εκατομμύρια είδη ασπόνδυλων έχουν ανακαλυφθεί από τότε που οι άνθρωποι άρχισαν να τα καταγράφουν. Σίγουρα υπάρχουν πολλά άλλα που δεν έχουν περιγραφεί ακόμα.

Όλη η ζωή σχετίζεται, το ερώτημα είναι απλώς θέμα βαθμού.

Με τον ίδιο τρόπο οι γονείς σας είναι ένας κοινός πρόγονος ανάμεσα σε εσάς και τα αδέρφια σας, και οι παππούδες σας ένας κοινός πρόγονος ανάμεσα σε εσάς και τα ξαδέρφια σας, μπορούμε να αναγνωρίσουμε έναν κοινό πρόγονο μεταξύ μας και οποιουδήποτε άλλου είδους στη Γη.

Για ορισμένα είδη, όπως οι χιμπατζήδες, αυτός ο εξαφανισμένος πλέον κοινός πρόγονος έζησε μόλις πριν από μερικά εκατομμύρια χρόνια - μικρό χρονικό διάστημα σε σύγκριση με την ιστορία της ζωής. Για να βρούμε τον κοινό μας πρόγονο με όλα τα υπόλοιπα πρωτεύοντα απαιτεί να πάμε πίσω δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, και ο τελευταίος κοινός πρόγονος όλων των θηλαστικών πιθανώς έζησε περίπου 160 εκατομμύρια χρόνια πριν.

Με αυτούς τους όρους, τα ξαδέρφια μας είναι είδη όπως οι σκύλοι και οι γάτες που είναι ζωντανά τώρα, αλλά είναι πιο στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους παρά με εμάς. Τα είδη που μοιράζονται περισσότερο την εξελικτική τους ιστορία θα πρέπει να μοιάζουν περισσότερο, επομένως μελετώντας τα κληρονομικά χαρακτηριστικά μεταξύ των ειδών μπορούμε να ανακατασκευάσουμε τις εξελικτικές τους σχέσεις.

Αυτές τις σχέσεις τις ονομάζουμε φυλογένεση. Κατά την αναδόμηση των φυλογενειών πρέπει να είμαστε προσεκτικοί κοιτάμε τα σωστά χαρακτηριστικά, καθώς δεν είναι όλα τα κοινά χαρακτηριστικά αποτέλεσμα κληρονομικότητας.

Οι καρχαρίες, τα δελφίνια και οι εξαφανισμένοι ιχθυόσαυροι μοιάζουν πολύ, αλλά αυτά δεν είναι δείκτες στενών εξελικτικών σχέσεων, απλώς προσαρμογές για να είσαι επιτυχημένος θαλάσσιος θηρευτής.

Τα κοινά γνωρίσματα που αποδίδονται στην κληρονομικότητα ονομάζονται ομόλογα, ενώ αυτά που εξελίχθηκαν ανεξάρτητα μέσω της συγκλίνουσας εξέλιξης είναι ανάλογα. Έτσι, γνωρίζουμε ότι τα είδη σχετίζονται μεταξύ τους σε διαφορετικούς βαθμούς. Αλλά τι προκαλεί την αλλαγή και την απόκλιση των ειδών - το τροποποιητικό μέρος της καταγωγής με την τροποποίηση;

Υπάρχουν τρεις κύριες διαδικασίες: μετάλλαξη, γενετική μετατόπιση και φυσική επιλογή.

1. Οι μεταλλάξεις συμβαίνουν όταν το γενετικό υλικό αντιγράφεται εσφαλμένα ή καταστρέφεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες. Οι μεταλλάξεις είναι τυχαίες και οι περισσότερες είτε δεν κάνουν τίποτα είτε επηρεάζουν αρνητικά τον οργανισμό διαταράσσοντας μια σημαντική βιολογική λειτουργία.
   
   Αλλά ορισμένες μεταλλάξεις είναι ευεργετικές, δημιουργώντας νέα χαρακτηριστικά ή τροποποιώντας υπάρχοντα, και αυτό δημιουργεί ποικιλία στον πληθυσμό καθώς οι μεταλλαγμένοι μεταβιβάζουν τα χαρακτηριστικά τους. Ένα παράδειγμα μιας μετάλλαξης που γενικά θα ήταν επιβλαβής στη φύση είναι ο λευκισμός - απώλεια μελάγχρωσης - όπως σε ένα παγώνι. Αλλά ίσως μια λευκιστική μετάλλαξη ενός διαφορετικού ζώου θα επωφεληθεί από τη λιγότερη μελάγχρωση, για παράδειγμα αν ζούσε σε μια χιονισμένη περιοχή.
   
   
2. Η δεύτερη πηγή εξελικτικής αλλαγής είναι η γενετική μετατόπιση. Αυτή είναι μια τυχαία διαδικασία που συμβαίνει επειδή υπάρχει πάντα ένα στοιχείο τύχης στην αναπαραγωγή. Εάν ένα άτομο σταθεί τυχερό και αφήσει πολλούς απογόνους, η επόμενη γενιά θα έχει ένα δυσανάλογο μερίδιο από τα χαρακτηριστικά του.
   
   Η γενετική μετατόπιση είναι ιδιαίτερα σημαντική σε μικρούς πληθυσμούς, καθώς μια σειρά κακής τύχης ή καλής τύχης μπορεί να οδηγήσει σε εξαφάνιση των χαρακτηριστικών, χωρίς φορείς ή να διορθωθούν, πράγμα που σημαίνει ότι όλοι έχουν το χαρακτηριστικό.
   
   
3. Η τελική διαδικασία της εξέλιξης είναι η φυσική επιλογή, που περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Charles Darwin και τον Alfred Russel Wallace. Σε αντίθεση με τη μετάλλαξη και τη μετατόπιση, η φυσική επιλογή είναι μια αυστηρά μη τυχαία διαδικασία που συμβαίνει επειδή διαφορετικά χαρακτηριστικά οδηγούν σε διαφορετική αναπαραγωγική επιτυχία.
   
   Η φυσική επιλογή εξηγεί πώς αλλάζουν τα χαρακτηριστικά των πληθυσμών των ζώων για να ταιριάζουν στο περιβάλλον τους - μια διαδικασία που ονομάζουμε προσαρμογή.
   
   

Η λογική της φυσικής επιλογής έχει ως εξής:

1) Υπάρχει ποικιλία εντός των ειδών. Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα διαφέρουν ως προς τη φυσιολογία, τη μορφολογία ή τη συμπεριφορά τους.

2) Κάποια από αυτή την παραλλαγή είναι κληρονομήσιμη: οι απόγονοι τείνουν να μοιάζουν περισσότερο με τους γονείς τους παρά με άλλα μέλη του πληθυσμού.

3) Παράγονται πολλοί απόγονοι, αλλά οι πληθυσμοί παραμένουν παρόμοιου μεγέθους, επομένως υπάρχει ανταγωνισμός μεταξύ των ατόμων για πόρους όπως τροφή, χώρο ή συντρόφους.

4) Ορισμένες παραλλαγές είναι καλύτερες στον ανταγωνισμό από άλλες, επομένως με την πάροδο του χρόνου το ποσοστό των επιτυχημένων παραλλαγών στον πληθυσμό αυξάνεται.

5) Τα περιβάλλοντα είναι μεταβλητά και μπορούν να αλλάξουν, επομένως διαφορετικές παραλλαγές είναι επιτυχημένες σε διαφορετικούς χρόνους και τόπους.

Από αυτό, προκύπτει ότι τα χαρακτηριστικά που υπάρχουν σε οποιονδήποτε πληθυσμό θα συγκλίνουν σταδιακά σε όποια χαρακτηριστικά είναι καλύτερα για την επιβίωση, τον ανταγωνισμό και την αναπαραγωγή στο τρέχον περιβάλλον. Εάν δύο πληθυσμοί του ίδιου είδους απομονωθούν ο ένας από τον άλλο, τα χαρακτηριστικά τους θα αποκλίνουν σταδιακά, ειδικά εάν το περιβάλλον τους διαφέρει.

Ας το δείξουμε αυτό γραφικά. Φανταστείτε ότι έχετε έναν πληθυσμό ζώων στα οποία εμφανίζεται ένα μεταλλαγμένο χαρακτηριστικό.

Το μεταλλαγμένο μεταφέρει ένα πλεονέκτημα, επομένως εξαπλώνεται στον πληθυσμό με κάθε γενιά, και τελικά γίνεται πολύ κοινό.

Αλλά τι θα γινόταν αν αυτός ο αρχικός πληθυσμός χωριζόταν στα δύο, για παράδειγμα από ένα φυσικό φράγμα όπως μια οροσειρά. Εάν προκύψουν διαφορετικά ωφέλιμα μεταλλαγμένα σε κάθε πληθυσμό και στη συνέχεια εξαπλωθούν, οι πληθυσμοί θα αποκλίνουν σταδιακά ως προς τα χαρακτηριστικά τους.

Η φυσική επιλογή βελτιστοποιεί συνεχώς τα χαρακτηριστικά, επομένως υπό σταθερές συνθήκες αναμένουμε από τους πληθυσμούς να είναι καλά προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους. Ωστόσο, τα άτομα εντός του πληθυσμού εξακολουθούν να διαφέρουν.

Χρησιμοποιούμε τη λέξη fitness για να περιγράψουμε πόσο καλά είναι τα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου ατόμου στο να αφήνει απογόνους, σε σχέση με άλλους στον πληθυσμό. Η καταλληλότητα ορίζεται σε σχέση με έναν συγκεκριμένο γονότυπο ή φαινότυπο σε ένα δεδομένο περιβάλλον και μετράται από τη σχετική συνεισφορά ενός μέσου ατόμου αυτού του τύπου στην επόμενη γενιά.

Τι σημαίνουν όλα αυτά για τη μελέτη της συμπεριφοράς; Εν ολίγοις, λόγω της δράσης της φυσικής επιλογής, γνωρίζουμε ότι τα ζώα γενικά θα συμπεριφέρονται για να βελτιστοποιήσουν τη φυσική τους κατάσταση.

Εάν θέλουμε να τους κατανοήσουμε, πρέπει επομένως να εστιάσουμε στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτή η συμπεριφορά σχετίζεται με το να τους βοηθήσουμε να επιβιώσουν ή να αφήσουν απογόνους.

Και αν θέλουμε να επηρεάσουμε τη συμπεριφορά τους, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την κατανόησή μας για το φυσικό τους περιβάλλον και τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν με αυτό για να καταλάβουμε τι είναι πιθανό να λειτουργήσει.

Το κείμενο αποτελεί ελεύθερη μετάφραση από το μάθημα "Εισαγωγή στην Συμπεριφορά των Ζώων" του πανεπιστημίου Wageningen.