Był sierpień 2017 r., Kilka dni przed katastrofalnym huraganem, który przetoczył się przez mały archipelag wysp na Karaibach - Turks i Caicos, a niektórzy mieszkańcy byli żałośnie nieprzygotowani. Podczas gdy wyspiarze byli zajęci wyposażaniem domów lub lataniem z kraju, wielu endemicznym jaszczurkom wyspowym brakowało kotletów ewolucyjnych, aby poradzić sobie z nadchodzącym potopem.
Colin Donihue, stypendysta National Science Foundation na Uniwersytecie Harvarda, i jego koledzy właśnie zakończyli badanie, w którym filmowali, schwytali i mierzyli anole Turks i Caicos, aby sprawdzić, czy planowane wyeliminowanie inwazyjnych czarnych szczurów trwa wyspy miałyby jakikolwiek wpływ na zachowanie i ciała jaszczurek.
Wszystko poszło zgodnie z planem do czterech dni po odejściu Donihue. Huragan Irma uderzył w Turks i Caicos, po czym ruszył na północny zachód, by zaatakować kontynentalny kontynent Florydy, a po jego niszczycielskim szlaku około dwa tygodnie później Huragan Maria, siejąc spustoszenie w Puerto Rico i Dominice.
Badacz natychmiast zaniepokoił się współpracownikami pracującymi nad innymi aspektami projektu zwalczania szczurów. Ale po tym, jak początkowe zagrożenia wygasły, jego myśli zwróciły się w stronę nauki - badanie jaszczurek, które pomógł przeprowadzić kilka dni wcześniej, stanowiło rzadką okazję do ustalenia nie tylko wpływu burz na populację jaszczurek, ale także cech najlepiej wyposażonych jaszczurek, aby przetrwać burza.
„Zdaliśmy sobie sprawę, że jesteśmy w wyjątkowej sytuacji, po raz ostatni obserwując te jaszczurki”, mówi. Sześć tygodni po wyjeździe Donihue wrócił na wyspę, powtarzając pomiary jaszczurki.
Lokalizacja Pine Cay i Water Cay w odniesieniu do huraganów Irma i Maria. 8 września 2017 r. Huragan Irma uderzył bezpośrednio w Turków i Caicos (czarne kółko). Dwa tygodnie później, 22 września, archipelag w Indiach Zachodnich został ponownie uderzony, tym razem przez huragan Maria. (Donihue i in. Dane mapy: Google, © 2018 DigitalGlobe) On i jego koledzy odkryli, że wiele jaszczurek nie przetrwało burzy, a te, które prawdopodobnie tak zrobiły, dzięki kluczowym różnicom w proporcjach ich ciała.
Podczas gdy inne badania dotyczyły wpływu huraganów na zwierzęta, takie jak ptaki, żaby i naczelne, przeważnie dotyczą one następstw, ponieważ naukowcom trudno jest przewidzieć ścieżkę przyszłych burz. Donihue mówi, że to nowe badanie, opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Nature , jest pierwszym w swoim rodzaju spojrzeniem na przed i po cechach fizycznych populacji.
„To, co udokumentowaliśmy, to silny przypadek doboru naturalnego spowodowanego huraganem”, mówi Donihue.
W obu wyprawach przeprowadzili badania, przechodząc transekty przez dwie małe wyspy w Turks i Caicos - Pine Cay i Water Cay. Łowili jaszczurki na tych szlakach za pomocą długich tyczek wyposażonych w węzły poślizgowe na końcu. Podczas pierwszej podróży zabrali około 70 jaszczurek z powrotem do laboratorium i zmierzyli ich różne części ciała.
Jaszczurki Anolis mają specjalne stopnie, które pozwalają im przylgnąć do gładkich powierzchni. Naukowcy zrobili zdjęcia makro toepadów i zmierzyli ich powierzchnię. Odkryli, że opuszki ocalałych jaszczurek po huraganie były znacznie większe niż przedtem. (Colin Donihue) W drodze powrotnej Donihue powiedział, że był świadkiem znacznych zniszczeń, zarówno ludzkich budowli, jak i drzew i dzikiej przyrody, z dachami zrzuconymi z domów, przewróconymi drzewami i pozbawioną liści roślinnością. Naukowcy pracowali znacznie ciężej, aby złapać wystarczającą liczbę jaszczurek z powodu względnego niedoboru anoli, ale ostatecznie skończyło się ich ponad 90.
Odkryli, że osoby, które przeżyły, były mniejsze i miały różne cechy fizyczne.
Ochraniacze palców na przednich nogach były o około 9 procent większe, a tylne ochraniacze były o około 6 procent większe. Donihue mówi, że większe noski byłyby bardzo ważne, ponieważ gekonowe wypustki pozwoliłyby im na lepszą przyczepność do gałęzi lub liści w obliczu huraganów.
Naukowcy stwierdzili, że przednie nogi ocalałych były średnio o około 2 procent dłuższe, ale z zaskoczeniem stwierdzili, że tylne nogi były o około 6 procent krótsze.
Aby dowiedzieć się, dlaczego, przeprowadzili kolejny eksperyment na schwytanych anolach, aby zobaczyć ich strategie przetrwania. Wypuszczają wiatry na poziomie huraganu za pomocą dmuchawy do liści, chwytając anole na drewnianej żerdzi podobnej do gałęzi drzewa. Jaszczurki najpierw umieściły grzędę między sobą a wiatrem, a następnie usprawniły swoje ciało, aby uzyskać jak najmniejszą ekspozycję na sztuczną wichurę. Przyciągnęli ręce do ciała i pochylili głowy, ale naukowcy zauważyli, że ich tylne nogi były wyraźnie wystawione na działanie pełnej siły wiatru.
„Gdy prędkość wiatru rosła coraz bardziej, te tylne nogi łapałyby coraz więcej wiatru, działając jak żagle, aż w końcu tylne kończyny zostały zerwane z okonia”, mówi Donihue.
(W tym eksperymencie nie ucierpiały żadne jaszczurki i wszystkie zostały uwolnione do punktu, w którym zostały pierwotnie schwytane).
Anole trzymały się z przednimi kończynami przez chwilę, zanim zostały zrzucone na wyściełaną ścianę. „Żadne jaszczurki nie zostały skrzywdzone, wszyscy wrócili do miejsca schwytania”, podkreśla Donihue, ale dodaje, że podczas rzeczywistego huraganu jaszczurki o większych tylnych łapach prawdopodobnie zostałyby wyrzucone w morze.
Mówi, że możliwe jest, że niektóre jaszczurki o tych cechach zostały wrzucone do sosnowych i wodnych cays podczas sztormów, ale jest to mało prawdopodobne. „To naturalna selekcja w działaniu” - mówi.
Zdjęcia nieruchome przedstawiające zachowanie jaszczurki w symulowanych warunkach silnego wiatru (Colin Donihue) Martha Muñoz, profesor biologii z Virginia Polytechnic Institute i State University, który bada jaszczurki i salamandry, mówi, że badanie jest ekscytujące i „naprawdę fajne”, ponieważ pokazuje przykład ewolucji zachodzącej w czasie rzeczywistym - coś, o czym społeczność naukowa nie myślała możliwe u kręgowców, dopóki badanie opublikowane w 2006 r. nie wykazało, w jaki sposób susza może wpływać na dobór naturalny wśród zięb Darwina.
„Myślę, że wzbogaca to nasze rozumienie tego, jak reagują organizmy i na które wywierają wpływ współczesne naciski selekcyjne”, mówi Muñoz, który nie był zaangażowany w badania Donihue.
Donihue mówi, że należy podjąć dalsze badania, aby sprawdzić, czy ta selekcja naturalna obejmie następną generację anolesów Turks i Caicos, ale Muñoz nie byłby zaskoczony, widząc poprawę zdolności przyczepiania się jaszczurek do przodu.
„Ewolucja szokuje nas, jak szybko może być” - mówi. „Potrzebujesz tylko jednego pokolenia, aby obserwować ewolucję zachodzącą nawet u kręgowców.”
Donihue uważa, że anole mogą odzyskać swoje większe tylne nogi, ponieważ w codziennym życiu ta cecha pomaga im skakać, aby uniknąć drapieżników lub złapać zdobycz.
„Są w ciągłym sprzężeniu zwrotnym w swoim otoczeniu”, mówi, dodając, że osoby przystosowane do niektórych warunków mogą nie być w stanie przetrwać w innych.
David Spiller, naukowiec projektu z University of California, Davis, który brał udział w badaniu skutków huraganów Irene w 2011 r. I Sandy w 2012 r. Na poziomie populacji anolanów kubańskich ( anolis sagrei ) na małych wyspach na Bahamach, martwi się zmiana klimatu może negatywnie wpłynąć na tę informację zwrotną, jeśli huragany staną się częstsze i będą coraz bardziej niszczące, jak przewidywano.
„Jeśli zakłócenia stają się jeszcze częstsze, gatunki nie będą tak dobrze przystosowane do swojego środowiska”, mówi Spiller, który nie był zaangażowany w badania Donihue. „Utrzymuje je w równowadze”.
Muñoz zgadza się: „A jeśli cechy, które pozwolą ci przetrwać poważny wpływ, są w konflikcie z cechami, które zwykle są selekcjonowane z innych powodów?”
