5.3 Miért van a sztázis?

Miért egyenlőtlenek az evolúciós ráták? Sok fajnak volt sztázisa, amikor hosszú ideig nem változott, pl. a szilurban sok vízi vonal igen lassan fejlődött. A atlanti tőrfarkú ma is olyan testfelépítésű, mint 300 millió éve élt ősei. 5. ábra

1.5. ábra - Az atlanti tőrfarkú vonalban minimális változások történtek a földtörténeti korok során

Az atlanti tőrfarkú vonalban minimális változások történtek a földtörténeti korok során


Az ún. „eleven fosszíliák” viszonylag változatlan környezetben maradtak fenn. A környezet, ahol a „fosszíliák” fennmaradtak, kietlen pl. azokon a homokos partokon, ahol a tőrfarkúak ívnak, a hőmérséklet és a sókoncentráció extrém – sok élőlényre nézve halálos.A házas puhatestűek a napjaikban mély, sötét óceánokban élnek, csak sötétben emelkednek fel a tápanyag gazdag vizekbe, házuk nem védené őket a vizuálisan vadászó halak ellen, csak a sötétség nyújt megfelelő biztonságot.

Élő kövületeknek tekinthetők még pl. a Triops, Latimeria, Ginkgo, Equisetum, szitakötő stb. (6. ábra)

1.6. ábra - Eleven fosszíliák: Ginkgo biloba és Equisetum zsurló

Eleven fosszíliák: Ginkgo biloba és Equisetum zsurló


A sztázis néha megtörik az új sajátságokat favorizáló környezetben: új kondíciók, amelyek gyors evolúciós változásokat váltanak ki. Pl. Gasterosteus aculeatus – tüskés pikó: A 10 cm-nél kisebb halacska hosszú evolúciója alatt sokszor próbált a tengerből az édesvízbe hatolni. Komoly háti tüskéi vannak, nehezen nyelik le őket más halak. A nagy ragadozó rovarok viszont könnyen elkapják őket tüskéjüknél fogva, a legnagyobb tüskéjűeket a legkönnyebben. Elsősorban kis tüskéjű populációk találhatók a fiatal tavakban, amelyeket jég fedett az utolsó jégkorszakban – itt nincsenek nagy ragadozó halak. Ragadozó rovarok jelen vannak kis tüskék. Sok fosszíliájuk alapján valószínű, hogy sokszor jöttek létre függetlenül a „kistüskés” populációk, amelyek közelebbi rokonai a tengeri populációknak, mint egymásnak. (7. ábra)

1.7. ábra - A tüskés pikó nagy- és kistüskés változata

A tüskés pikó nagy- és kistüskés változata


Két extrém elmélet a sztázist és a gyors speciációt magyarázza.

1. A fajok azért maradnak állandóak, mert stabilizáló szelekció alatt állnak és akkor változnak, ha új szelektív kondíciók lépnek fel.

2. Azért állandóak, mert nélkülözik a genetikai variációt - akkor dőlnek le a kényszerek, ha új körülmények (kondíciók) jelennek meg. Alapfogalom a „constraint” (kényszer, korlátozás, korlátozottság): azt jelenti, hogy a faj nélkülözi a szükséges genetikai variációt (ez a „genetic constraint”). A legtöbb jelleg esetén lényeges heritabilitás tapasztalható, azaz az egyedek közötti variabilitásnak jelentős a genetikai komponense Þ van genetikai változatosság.

A ráták mérhetők nem-folyamatos (nem kontinuus) jellegekre is.

Nagyobb változások is mérhetők! Tüdőshalak (Dipnoi) – a halak 4 fő csoportja közül az egyik, több mint 300 millió éve alakultak ki. 8. ábra

1.8. ábra - Felül: Ausztráliai tüdőshal (Neoceratodus forsteri). Szokás az EDGE-fajok (Evolutionary distinct, globally endangered) klasszikus példájaként emlegetni. A fosszilis emlékek bizonysága szerint a faj a Kréta óta fennáll, így valószínűleg a legidősebb ismert gerinces faj. Hasonlósága nyilvánvaló a több százmillió évvel ezelőtt élt fajokhoz. Alul: több százmillió éves tüdőshal „modern fajok” társaságában.

Felül: Ausztráliai tüdőshal (Neoceratodus forsteri). Szokás az EDGE-fajok (Evolutionary distinct, globally endangered) klasszikus példájaként emlegetni. A fosszilis emlékek bizonysága szerint a faj a Kréta óta fennáll, így valószínűleg a legidősebb ismert gerinces faj. Hasonlósága nyilvánvaló a több százmillió évvel ezelőtt élt fajokhoz. Alul: több százmillió éves tüdőshal „modern fajok” társaságában.


Hat modern faj ismert, példák az „élő fosszíliákra” – olyan fajokra, amelyek keveset változtak távoli fosszilis őseikhez viszonyítva Þ lassú evolúciós rátákat kell mutatniuk, legalábbis az utóbbi időkben.

Westoll mennyiségileg, számszerűsíthető jellegek alapján (kvantitatíve) vizsgálta a kérdést. A fosszilis Dipnoi leletek csontvázának 21 különböző jellegét vizsgálta – mindegyikre több (3-8) „jellegállapotot” különített el, pl. a 11. számú jelleg: „a csontok összeolvadásának foka a szupraorbitális csatorna körül” 5 fokozatú skálán osztályozzák, 0-4-ig terjedő pontszámot kap (azaz a vizsgálatot végző „szkórolja” a jellegeket).

4 – a legprimitívebb; 0 – a legfejlettebb.

Minden egyes jellegre és fajra meghatározta, így a legfejlettebb faj elvileg 0 pontszámot kaphat, míg a legősibb 100-at.

Következtetései:

Egy vonalon belül is változik a sebesség, pl. (Westoll 1949): a tüdőshalaknál kb. 75 millió év alatt kialakulnak a fenotípus fő komponensei, majd 250 millió évig szinte változatlanok maradtak.

Igen gyors ráták is megfigyelhetők, mint az antibiotikum-rezisztenciák vagy a Plasmodium falciparum elleni védekezésre a sarlósejtes vérszegénység génje (melyhez 100 generáció sem kellett). Semmi nem szól amellett, hogy az eleven fosszíliák különleges, evolúciójukat gátló genetikai rendszerrel bírnának, pl. ne lennének variabilisak (fehérjéik elektroforézissel mért varianciája nem túl alacsony).