Salah satu corak besar-besaran yang paling menarik dalam evolusi adalah selari. Sebagai contoh, penerbangan telah berkembang banyak kali, secara selari, dari banyak organisma bukan terbang; banyak spesies vertebrata yang bukan ikan telah berkembang berenang, selari. Satu kajian menemui evolusi selari dalam perisai badan di kalangan ikan tongkat air tawar dari pelbagai nenek moyang air masin.
Satu lagi perkara yang menarik tentang evolusi, yang hanya dihargai sejak beberapa dekad yang lalu, adalah fakta bahawa tidak ada surat-menyurat yang mudah antara gen dan ciri-ciri. Jarang sekali satu gen menentukan satu sifat, dan jarang sekali sifatnya berbeza kerana satu gen. Ada puluhan contoh hubungan gen-sifat yang mudah, kebanyakannya ditemui beberapa tahun yang lalu. Kerana hubungan ini agak mudah dicari dan dijelaskan, buku teks kami penuh dengan mereka dan pemikiran kami mengenai genetik adalah untuk jangka masa yang lama berdasarkan kepada mereka. Tetapi ini sedikit seperti mendasarkan konsepsi kita tentang bagaimana semua kenderaan berfungsi dengan memahami cara kerja gerobak mainan. Mekanik dan kejuruteraan kereta merah sedikit tidak akan membantu kami memahami sistem pelancaran eskalator, kapal selam, atau Apollo. Kami kini berfikir bahawa kebanyakan gen menjejaskan ciri-ciri berbilang dan ciri-ciri yang paling banyak dipengaruhi oleh pelbagai gen, dan itu semua sangat kompleks.
Satu kajian baru-baru ini melihat tingkah laku stickleback seolah-olah menjadi contoh satu gen yang mempengaruhi pelbagai sifat.
Sticklebacks adalah ahli keluarga ikan Gasterosteidae, dengan spesies yang hidup dalam garam dan air tawar. Sticklebacks air tawar berevolusi daripada nenek moyang air masin yang terkandas dari kurang daripada 17, 000 tahun yang lalu di banyak lokasi merentasi Hemisfera Utara. Oleh sebab itu, perbezaan antara sticklebacks air tawar dan air masin mewakili evolusi baru-baru ini dan pesat di kalangan kumpulan spesies yang terkenal dan oleh itu amat menarik bagi saintis.
Sticklebacks air masin mempunyai sehingga 36 plat bony yang dikaitkan dengan sejumlah kecil duri tajam. Plat dan duri ini melindungi ikan daripada pemangsa, tetapi mereka mahal untuk menghasilkan dan mengekalkan. Plat keldai memerlukan kalsium tambahan, yang jarang berlaku di sesetengah persekitaran, dan mereka menyekat pergerakan badan ikan.
Sticklebacks air tawar cenderung mempunyai duri dan plat bony yang lebih sedikit. Sesetengahnya mempunyai jurang dalam barisan plat (ini dipanggil "sebahagian morph") manakala yang lain hanya mempunyai beberapa plat di bahagian belakang ikan ("morph rendah"). Air tawar mempunyai kalsium kurang daripada air garam, jadi ini mungkin penyesuaian kepada sumber yang terhad. Juga, persekitaran air tawar cenderung mempunyai pemangsa yang lebih sedikit daripada persekitaran air masin, jadi ciri-ciri pelindung plat bony mungkin kurang penting dalam air tawar; mungkin terdapat pemilihan semula jadi santai pada perisai ini, dan dari masa ke masa ia hilang dalam banyak populasi yang berbeza selari.
Dalam satu kajian pada tahun 2005, saintis memandang gen ( Eda ) yang menentukan pertumbuhan plat tulang dan mendapati bahawa stickleback air tawar mempunyai variasi gen yang menyebabkan plat kurang untuk membentuk populasi tersebut. Eda gen mungkin berfungsi sebagai fungsi pengawalseliaan, sehingga dapat menentukan salah satu jenis fenotip dari versi air garam berperisai sepenuhnya ke dua versi perisai yang lebih rendah yang ditemukan di air tawar. Gabungan analisis genetik dan populasi menyebabkan para penyelidik mengetahui bahawa kebanyakan stickleback air tawar di Hemisfera Utara yang memperlihatkan kehilangan plat bony berbuat demikian kerana mereka semua mewarisi varian Eda yang jarang berlaku dalam populasi air masin asal. Jadi sifatnya berkembang selari dalam banyak keturunan, semuanya berasal dari populasi air masin yang berlainan, tetapi ia juga berevolusi dari bentuk gen tunggal yang sudah ada. Walau bagaimanapun, ia juga mendapati bahawa satu atau lebih kelopak hemisfera Utara dengan plat kelopak berkurang mendapat sifat ini daripada perubahan genetik yang sama sekali berbeza.
Ciri ini adalah contoh ciri yang ditentukan oleh lebih daripada satu gen, dan satu contoh evolusi selari yang berlaku lebih dari satu cara.
Kajian kedua yang baru dilaporkan pada mesyuarat saintifik melihat apa yang kelihatannya merupakan persoalan yang sama sekali berbeza tentang evolusi stickleback. Kebanyakan sticklebacks membentuk sekolah, yang merupakan penyesuaian yang lazim di kalangan ikan, mengikuti prinsip bahawa terdapat angka keselamatan. Tetapi ada satu populasi stickleback air tawar yang tidak membentuk sekolah. The sticklebacks dari Paxton Lake, di British Columbia, Kanada berenang bersendirian semenjak zamannya. Daripada membentuk sekolah, mereka bersembunyi di dalam tumbuhan tebal di bahagian bawah Lake Paxton.
Pasukan penyelidikan yang diketuai oleh Anna Greenwood dari Pusat Penyelidikan Kanser Fred Hutchinson di Seattle menyusun mesin untuk menguji dan mengukur tingkah laku sekolah di sticklebacks. Ini terdiri daripada kluster ikan palsu seperti bergerak yang bergerak bersama sebagai sebuah sekolah robotik dalam bulatan sekitar akuarium besar. Apabila ikan dari penduduk sekolah sticklebacks diletakkan di dalam air dengan mesin ini, mereka menyertai ikan palsu dan berenang bersama mereka. Apabila ikan dari penduduk bukan sekolah ditempatkan di dalam air dengan mesin ini, mereka tidak bersekolah. Kedua-dua populasi ini sangat berkait rapat bahawa mereka boleh bersambung. Para penyelidik menguji keturunan ikan persekolahan dan bukan sekolah untuk melihat perilaku masing-masing ikan akan dipamerkan. Seperti yang dijangkakan, ada yang bersekolah, dan ada yang tidak. Sebaik sahaja ikan hibrid disusun, gen mereka diperiksa untuk melihat sama ada terdapat tanda tangan tertentu yang bersekolah berbanding lompatan bersendirian.
Ternyata gen yang seolah-olah mengawal tingkah laku sekolah dalam ikan ini tidak lain adalah Eda, gen yang sama yang mengawal jumlah plat bony.
Jadi sticklebacks bukan hanya memberi kita contoh yang bagus tentang bagaimana evolusi paralel boleh timbul, tetapi juga contoh gen yang besar yang mempengaruhi lebih daripada satu ciri. Tetapi bagaimana ia berfungsi? Ikan yang tidak membina plat bonyet juga tidak menghasilkan garis sisi berfungsi sepenuhnya. Garis sisi adalah organ rasa banyak ikan yang membolehkan ikan mengesan pergerakan di tempat lain air. Beberapa ikan pemangsa menggunakan garisan sisi untuk mencari mangsanya, ikan lain menggunakan garis sisi untuk mengesan pemangsa dan dengan itu mengelakkan menjadi mangsa, dan ikan sekolah menggunakan garis sisi untuk menjejaki ikan lain di sekolah. Nampaknya, sticklebacks dengan garis-garis sisi yang kurang maju tidak dapat sekolah kerana mereka tidak dapat merasakan ikan yang lain dengan siapa mereka perlu menyelaraskan pergerakan mereka.
Sumber:
Colosimo, Pamela F., Kim E. Hosemann, Sarita Balabhadra, Guadalupe Villarreal, Jr., Mark Dickson, Jane Grimwood, Jeremy Schmutz, Richard M. Myers, Dolph Schluter, dan David M. Kingsley. 2005. Evolusi Selari Meluas di Sticklebacks dengan Peningkatan Berulang Ectodysplasin Alleles Science 25 Mac 2005: 307 (5717), 1928-1933.
Pennisi, Elizabeth. 2012. Titik Ikan Robotik untuk Mengajar Gen. Berita dan Analisis. Sains 335 (6066): 276-277. DOI: 10.1126 / sains.335.6066.276-b
