Alte Idee über Ökologie durch neue Erkenntnisse in Frage gestellt

Behind the Scenes Artikel wurde Live Science in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Eine der weniger bekannten Hypothesen Darwins postuliert, dass eng verwandte Arten für Lebensmittel und andere Ressourcen stärker miteinander als mit entfernten Verwandten antreten, weil sie ähnliche ökologische Nischen besetzen. Die meisten Biologen lange akzeptierten dies, um wahr zu sein.

Drei Forscher waren somit mehr als ein wenig erschüttert, um herauszufinden, dass ihre Experimente auf Süßwasser-Grünalge gegen Darwins Theorie zu stützen – zumindest in einem Fall.

"Es war völlig unerwartet," sagt Bradley Cardinale, Associate Professor an der University of Michigan Schule der natürlichen Ressourcen & Umwelt. "Wenn wir die Ergebnisse sahen, sagten wir" das kann nicht sein. "" Wir saßen da, unsere Köpfe gegen die Wand hämmern. Darwins Hypothese ist bei uns schon so lange, wie es nicht richtig sein kann?"

Die Forscher – enthalten, die auch Charles Delwiche, Professor für Zellbiologie und molekulare Genetik an der Universität von Maryland, und Todd Oakley, Professor in der Abteilung für Ökologie, Evolution und Marine Biologie an der University of California, Santa Barbara – waren so unbequem mit ihren Ergebnissen, dass sie die nächste mehrere Monate versucht verbrachte, ihre eigene Arbeit zu widerlegen. Aber die Forschung gehalten.

"Die Hypothese ist so intuitiv, dass es schwer für uns war, es aufzugeben, aber wir sind immer mehr davon überzeugt, dass er nicht Recht, was die Organismen, die wir untersucht haben", sagt Cardinale. "Es bedeutet nicht, dass die Hypothese nicht halten für andere Organismen, aber es ist genug, die wir wollen Biologen der Allgemeingültigkeit von Darwins Hypothese zu überdenken."

Erhaltung der Arten

Darwins Hypothese zugrunde liegenden Annahmen sind wichtig für die Bestandserhaltung, da sie im wesentlichen Entscheidungsträgern zu priorisieren ermutigen Arterhaltung je nachdem wie evolutionär oder genetisch einzigartig sind. "Wir haben nicht genug Zeit, Personen oder Ressourcen, um alles zu retten", sagt Cardinale. "Eine große Anzahl von Arten ausgestorben gehen wird und wir, welche Prioritäten wir sparen müssen."

"Viele Biologen haben argumentiert, dass wir Priorisierung für die Erhaltung dieser Arten, die genetisch einzigartig sind, und konzentrieren Sie sich weniger auf jene Arten, die genetisch ähnlicher sind", fügt er hinzu. "Der Gedanke ist, dass Sie möglicherweise in der Lage, den Verlust von Arten zu tolerieren, die überflüssig sind. Das heißt, wenn Sie eine redundante Art verloren, möglicherweise keine Änderung angezeigt."

Aber wenn Wissenschaftler letztlich Darwin widerlegen in einem größeren Maßstab, "dann müssen wir aufhören, seine Hypothese als Grundlage für Naturschutz Entscheidungen," sagt Cardinale. "Wir laufen Gefahr, Erhaltung der Dinge, die die unwichtigste und verlorene Dinge sind, die wichtigsten sind. Dies bringt die Frage: Wie priorisieren wir? "

Die Wissenschaftler nicht dargelegt, um Darwin widerlegen, aber in der Tat erfahren Sie mehr über die genetische und ökologische Einzigartigkeit der Süßwasser-Grünalge also sie könnte bieten Naturschützer mit nützliche Daten für die Entscheidungsfindung. "Wir gingen hinein vorausgesetzt, Darwin richtig sein, und erwarten zu kommen mit einigen reelle Zahlen für Naturschützer," sagt Cardinale. "Als wir anfingen, kommen mit Zahlen, die zeigte, dass er nicht richtig war, waren wir völlig verblüfft." [Kreationismus vs. Evolution: 6 große Schlachten]

Der National Science Foundation unterstützt die Arbeit mit $ 2 Millionen mehr als fünf Jahren, im Jahr 2010 ausgezeichnet.

Experimente mit Grünalgen

Die Forscher sequenziert 60 Arten von Algen, die am häufigsten in Nordamerika und können mit einer hohen Sicherheit ihrer evolutionären Beziehungen beschreiben. "Wir wissen die Einsen sind uralt und genetisch einzigartig geworden, und die sind neu und vor kurzem auseinander", sagt er.

Ihre Experimente beteiligt wobei eng verwandte Arten und konkurrieren sie gegeneinander auszuspielen, und unter evolutionär alte weitläufig verwandten Arten und ebenso gegeneinander auszuspielen.

Sie schickten auch Doktoranden in natürlichen Seen, Proben, einschließlich ein See mit "die spektakulärsten Gruppe von grünen Algen" zu sammeln sowie etwas anderes, woraufhin den Spitznamen "Leech Lake." "Wenn die Schüler im Wasser ihre Proben sammeln stand, die gesamte Unterseite des Sees beginnen würde bewegen in Richtung zu ihnen,", sagt Cardinale." Sie versammeln sich an den Stiefeln, und starten Sie ihre Beine kroch. Die Herausforderung war, die Proben zu erhalten, bevor die Blutegel in ihre Wathose bekam. "

Proben, setzen sie die Kreuze der Arten, die unterschiedliche evolutionäre Geschichte in Flaschen und gemessen, wie stark sie für wichtige Ressourcen wie Stickstoff, Phosphor und Licht konkurrieren.

"Wenn Darwin recht gehabt hatte, je älter, mehr genetisch einzigartige Spezies muss einzigartige Nischen, und weniger stark, konkurrieren, während die, die in engem Zusammenhang sollte ökologisch ähnlich sein und viel stärker konkurrieren – aber das ist nicht was passiert ist," sagt Cardinale. "Wir sehen nicht Anhaltspunkte dafür, dass überhaupt. Wir fanden es so in Feldversuchen, Laborversuche und Umfragen in 1.200 Seen in Nordamerika, wo Evolution nicht uns welche Arten sagen, in den Seen in der Natur koexistieren.

"Wenn Darwin recht hatte, wir gesehen haben sollten Arten, die genetisch verschieden und ökologisch einzigartig, sind, einzigartige Dinge zu tun und nicht im Wettbewerb mit anderen Arten,", fügt er hinzu. "Aber wir haben nicht."

Eigenschaften und die Qualität des Wettbewerbs

Bestimmte Merkmale festzustellen, ob eine Art ein guter Konkurrent oder ein schlechtes Konkurrent ist, sagt er. "Evolution nicht erscheint, vorherzusagen, welche Arten gute Züge und schlechte Eigenschaften haben," sagt er. "Wir sollten in der Lage, Blick auf den Baum des Lebens sein, und Entwicklung sollte klarstellen, wer im Wettbewerb gewinnt und wer verliert. "Aber die Eigenschaften, die Konkurrenz zu regulieren können nicht vorhergesagt werden, vom Baum des Lebens."

Die Wissenschaftler haben ein paar Ideen, was los sein kann, und warum Darwins Hypothese falsch, zumindest für diese Gruppe von Organismen ist.

"Organismen wie Algen können Kunststoff sein. Vielleicht sie alle die gleichen Gene, die die gleichen Dinge tun und können sie ab und zu verschiedenen Zeitpunkten haben", sagt er. "Vielleicht können sie manchmal einen Schalter für Stickstoff ein oder aus oder alle zur gleichen Zeit umkehren. Wenn wir richtig sind, und sie sind nicht unterschiedlich in den Genen, die Konkurrenz zu steuern, sind vielleicht sie in anderen Genen auseinander."

Darwin "Wettbewerb besessen war", sagt Cardinale. "Er nahm die ganze Welt bestand aus Arten miteinander konkurrieren, aber wir fanden, dass ein Drittel der Arten von Algen, die wir eigentlich wie jeder andere untersucht." Sie wachsen nicht so gut, wenn man sie mit einer anderen Spezies. Es kann sein, dass die Natur ein Heck viel mehr Mutualisms als wir erwartet hatten.

"Vielleicht Arten Co sich entwickelnden sind", fügt er hinzu. "Vielleicht sind sie gemeinsam weiterentwickelt sind produktiver als Team, als sie einzeln sind. Wir fanden, dass mehr als ein Drittel der Zeit, die sie gerne zusammen sein. "Vielleicht Darwins Vermutung, dass die Welt durch die Konkurrenz dominiert werden kann ist falsch."

Cardinale der breiten Forschungsziel soll gewinnen ein besseres Verständnis, wie die menschliche Veränderung der Umwelt die biotische Vielfalt der Gemeinden betrifft, und im Gegenzug die Auswirkungen dieses Verlustes auf Flüsse von Energie und Materie erforderlich, um Leben zu erhalten. "Ich auf das konzentrieren, weil ich glaube, dass die weltweiten Verlust an biologischer Vielfalt zählt zu den wichtigsten und dramatische Umweltprobleme in der modernen Geschichte,", sagt er.

Anmerkung der Redaktion: Die Forscher in Behind the Scenes Artikel dargestellt wurden unterstützt durch die National Science Foundation , die Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik beauftragt. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter die Kulissen-Archiv.