Varoitus: tarina on pitkä ja teoreettinen.
Riikinkukon sulat ovat esimerkki siitä, että biologinen evoluutio ei johda aina insinöörimäiseen optimaalisuuteen. Kun riikinkukko-naaraat valikoivat isosulkaisia uroksia - alunperin ilmeisesti pitkiä sulkia pidetään merkkinä uroksen terveydestä - riikinkukkojen sulat kasvoivat pidemmiksi kuin mitä oli lentokyvyn kannalta optimaalista.
Riikinkukon pitkät sulat ovat esimerkki seksuaalivalinnan tuloksesta. Naaras suosiii tiettyä uroksen ominaisuutta valitessaan kumppania: Mikäli naaraan seksuaalinen preferenssi Y uroksen ominaisuuteen X on populaatiossa tarpeeksi laajaa, ominaisuus X leviää, vaikka se lyhentäisi oleellisestikin uroksen elinajan odotetta.
Lisäksi koska naaras jolla on preferenssi Y valikoi uroksen jolla on ominaisuus X, X:n ja Y:n esiintymisen välillä alkaa syntyä tilastollinen yhteys (linkage disequilibrium). On osoitettu että tällainen kahden ominaisuuden linkkautumiseen voi johtaa hyvin nopeaan evoluutioon positiivisen takaisinkykennän kautta. Syntyy kierre - runaway efekti - joka johtaa esimerkiksi riikinkukon sulkien pituuden kiihtyvään kasvuun.
Ilmiön ymmärsi aikoinaan ensimmäisenä evoluutiotutkija - ja Richard Dawkinsin mukaan Darwinin kaikkien aikojen suurin seuraaja - Ronald Fisher 30-luvulla.
Kaksi tutkijaa Matt Silver ja Ezequiel Di Paolo ovat osoittaneet että vastaavanlainen runaway-efekti voi syntyä hyvin toisenlaisessa tapauksessa: Oletetaan että geeni E vaikuttaa siihen miten yksilö muokkaa ympäristöään ja toinen geeni A siihen miten yksilö pärjää muokatussa ympäristössä. Oletetaan, että geenin E alleeli E panee yksilön muokkaamaan ympäristöään, kun taas saman geenin toisen alleelin e kantaja ei muokkaa ympäristöään. Geenin A alleelin A kantaja taas pärjää paremmin muokatussa ympäristössä kuin saman geenin alleelin a kantaja.
Alleelien E ja A välillä syntyy ymmärrettävästi vastaavanlainen linkkaus kuin uroksen ominaisuuden X ja naaraan preferenssin Y välille seksuaalivalinnan tapauksessa. Silver ja Di Paolo osoittivat että tilanteessa, missä yksilöt toimivat paikallisesti, voi syntyä vastaavanlainen runaway-efekti kuin seksuaalivalinnan tapauksessa. Eli:
Vaikka ympäristön muokkaus ei välttämättä kaikkialla olekaan edullista, muokkaus saattaa levitä koko populaatioon.
Alla oleva simulaatio esittää kolmessa solukossa saman ympäristön. Ensimmäisessä solukossa sininen kuvaa alleelin E esiintymistä (sininen = EE) ja punainen alleelin e esiintymistä (punainen = ee). Toisessa solukossa sininen taas kuvaa alleelin A esiintymistä (AA) ja punainen alleelin a (aa). Viimeisessä solukossa esitetään ympäristön tila: sininen kuvaa muokattua ympäristöä ja punainen muokkaamatonta. Violetti väri esittää "välitilaa" - ensimmäisessä ja toisessa solukossa heterotsygoottia (Ee tai Aa) ja komannessa jonkun verran muokattua ympäristöä. Simulaatio kuvaa sitä miten E:n ja A:n välille syntyy hiljalleen linkkaus ja E ja A valtaavat populaation. On huomattava, että malli on tehty niin, että
1. Muokkauksen kustannus on 0.
2. Muokkaamattomassa ympäristössä alleelin a kelpoisuus on aina (!) korkeampi kuin alleelin A kelpoisuus muokatussa ympäristössä, joten mallissa todellakin "huonompi" ominaisuus leviää koko populaatioon.
(Paina Try It jotta simulaatio lähtee käyntiin. Jonkun aikaa tilanne näyttää pysähtyvän. Tämä tapahtuu suht alussa, kun E ja A ovat ensin vähentyneet voimakkaasti ja samaan aikaan E:n ja A:n välille on syntynyt voimakas tilastollinen linkkaus).
Kolme muuta tutkijaa Luke Rendell, Laurel Fogarty ja Kevin N. Laland linkkasivat Silverin ja Di Paolon tuloksen ihmisen käyttäytymiseen: Kaskenpoltolla Länsi-Afrikassa on tässä tapauksessa esimerkki muokkauksesta. Kaskenpoltto ei tietysti ole minkään geenin suoraan aiheuttama mutta kaskenpolton ja ihmisen HbS-geenin välille syntyy kuitenkin linkkaus: Kun kaskenpoltto on yleistä, malarialoinen menestyy ja HbS-alleelin kantaja, joka on immuuni malarialle, menestyy. HbS-alleeli aiheuttaa kuitenkin myös sirppisoluanemiaa mikäli yksilö on saanut HbS-geenin molemmilta vanhemmiltaan.
On siis mahdollista, että kaskenpoltto (tai mikä tahansa kulttuurinen tapa) leviää hyvin nopeasti ihmispopulaatiossa, vaikka sen kokonaisvaikutus olisi yhteiskunnan kokonaistehokkuuden kannalta negatiivinen.
Riikinkukon sulat ovat esimerkki siitä, että biologinen evoluutio ei johda aina insinöörimäiseen optimaalisuuteen. Kun riikinkukko-naaraat valikoivat isosulkaisia uroksia - alunperin ilmeisesti pitkiä sulkia pidetään merkkinä uroksen terveydestä - riikinkukkojen sulat kasvoivat pidemmiksi kuin mitä oli lentokyvyn kannalta optimaalista.
Riikinkukon pitkät sulat ovat esimerkki seksuaalivalinnan tuloksesta. Naaras suosiii tiettyä uroksen ominaisuutta valitessaan kumppania: Mikäli naaraan seksuaalinen preferenssi Y uroksen ominaisuuteen X on populaatiossa tarpeeksi laajaa, ominaisuus X leviää, vaikka se lyhentäisi oleellisestikin uroksen elinajan odotetta.
Lisäksi koska naaras jolla on preferenssi Y valikoi uroksen jolla on ominaisuus X, X:n ja Y:n esiintymisen välillä alkaa syntyä tilastollinen yhteys (linkage disequilibrium). On osoitettu että tällainen kahden ominaisuuden linkkautumiseen voi johtaa hyvin nopeaan evoluutioon positiivisen takaisinkykennän kautta. Syntyy kierre - runaway efekti - joka johtaa esimerkiksi riikinkukon sulkien pituuden kiihtyvään kasvuun.
Ilmiön ymmärsi aikoinaan ensimmäisenä evoluutiotutkija - ja Richard Dawkinsin mukaan Darwinin kaikkien aikojen suurin seuraaja - Ronald Fisher 30-luvulla.
Kaksi tutkijaa Matt Silver ja Ezequiel Di Paolo ovat osoittaneet että vastaavanlainen runaway-efekti voi syntyä hyvin toisenlaisessa tapauksessa: Oletetaan että geeni E vaikuttaa siihen miten yksilö muokkaa ympäristöään ja toinen geeni A siihen miten yksilö pärjää muokatussa ympäristössä. Oletetaan, että geenin E alleeli E panee yksilön muokkaamaan ympäristöään, kun taas saman geenin toisen alleelin e kantaja ei muokkaa ympäristöään. Geenin A alleelin A kantaja taas pärjää paremmin muokatussa ympäristössä kuin saman geenin alleelin a kantaja.
Alleelien E ja A välillä syntyy ymmärrettävästi vastaavanlainen linkkaus kuin uroksen ominaisuuden X ja naaraan preferenssin Y välille seksuaalivalinnan tapauksessa. Silver ja Di Paolo osoittivat että tilanteessa, missä yksilöt toimivat paikallisesti, voi syntyä vastaavanlainen runaway-efekti kuin seksuaalivalinnan tapauksessa. Eli:
Vaikka ympäristön muokkaus ei välttämättä kaikkialla olekaan edullista, muokkaus saattaa levitä koko populaatioon.
Alla oleva simulaatio esittää kolmessa solukossa saman ympäristön. Ensimmäisessä solukossa sininen kuvaa alleelin E esiintymistä (sininen = EE) ja punainen alleelin e esiintymistä (punainen = ee). Toisessa solukossa sininen taas kuvaa alleelin A esiintymistä (AA) ja punainen alleelin a (aa). Viimeisessä solukossa esitetään ympäristön tila: sininen kuvaa muokattua ympäristöä ja punainen muokkaamatonta. Violetti väri esittää "välitilaa" - ensimmäisessä ja toisessa solukossa heterotsygoottia (Ee tai Aa) ja komannessa jonkun verran muokattua ympäristöä. Simulaatio kuvaa sitä miten E:n ja A:n välille syntyy hiljalleen linkkaus ja E ja A valtaavat populaation. On huomattava, että malli on tehty niin, että
1. Muokkauksen kustannus on 0.
2. Muokkaamattomassa ympäristössä alleelin a kelpoisuus on aina (!) korkeampi kuin alleelin A kelpoisuus muokatussa ympäristössä, joten mallissa todellakin "huonompi" ominaisuus leviää koko populaatioon.
(Paina Try It jotta simulaatio lähtee käyntiin. Jonkun aikaa tilanne näyttää pysähtyvän. Tämä tapahtuu suht alussa, kun E ja A ovat ensin vähentyneet voimakkaasti ja samaan aikaan E:n ja A:n välille on syntynyt voimakas tilastollinen linkkaus).
Kolme muuta tutkijaa Luke Rendell, Laurel Fogarty ja Kevin N. Laland linkkasivat Silverin ja Di Paolon tuloksen ihmisen käyttäytymiseen: Kaskenpoltolla Länsi-Afrikassa on tässä tapauksessa esimerkki muokkauksesta. Kaskenpoltto ei tietysti ole minkään geenin suoraan aiheuttama mutta kaskenpolton ja ihmisen HbS-geenin välille syntyy kuitenkin linkkaus: Kun kaskenpoltto on yleistä, malarialoinen menestyy ja HbS-alleelin kantaja, joka on immuuni malarialle, menestyy. HbS-alleeli aiheuttaa kuitenkin myös sirppisoluanemiaa mikäli yksilö on saanut HbS-geenin molemmilta vanhemmiltaan.
On siis mahdollista, että kaskenpoltto (tai mikä tahansa kulttuurinen tapa) leviää hyvin nopeasti ihmispopulaatiossa, vaikka sen kokonaisvaikutus olisi yhteiskunnan kokonaistehokkuuden kannalta negatiivinen.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti