Isbjörnar - som dessa som visas i Manitoba, Kanada - är ett utmärkt exempel på djur som anpassar sig till sin miljö. Men hur förändrades deras päls från brun till vit? Se mer bilder av arktiska djur . Paul J. Richards/AFP/Getty Images Har du någonsin undrat hur isbjörnar blev vita? Det är perfekt meningsfullt; de vita björnarna smälter lätt in i den vita arktiska terrängen. Det gör det svårt för deras byte att se dem närma sig, och detta har gjort det möjligt för dem att överleva i årtusenden i polarområdet. Isbjörnar utvecklades för att anpassa sig till sin miljö. Varje art anpassar sig genom generationerna för att överleva i sin livsmiljö, annars utsätts den för utrotning.
Men isbjörnens vithet blir lite nyfiken när man tänker på det, på samma gång, de tros ha förgrenat sig från släktträdet till brunbjörnen [källa:Polar Bears International]. Så hur exakt blev några bruna björnar isbjörnar?
Liksom alla andra arter som skiljer sig åt - delar sig i två eller flera olika arter - genomgick brunbjörnar och isbjörnar en specieringsevenemang . Detta är en händelse där medlemmar av samma art separerar tills, av ett antal olika möjliga skäl, de kan inte längre reproducera med varandra. Det betyder att det inte längre finns en genetiskt flöde mellan arten.
Genetiskt flöde är termen för potentialen för genetiska skillnader i en enda art som kan föras runt inom en art. Två medlemmar av en art som kan para sig kan passera gener mellan dem. Tänk på det så här:Din mors gener skiljer sig från din fars. Var och en förde sin egen släktlinje till din uppfattning, och du är resultatet av dessa släktlinjer, detta genetiska flöde. När det inte längre finns ett genetiskt flöde mellan medlemmar av en tidigare enda art, reproduktiv isolering har uppfyllts. De delar inte längre samma genpool. När detta inträffar, speciering är klar, och den ena arten har nu blivit två (eller fler).
Men hur sker speciering? Evolutionister har fortfarande inget definitivt svar. Det finns ett antal olika idéer om hur reproduktiv isolering kan ske. På nästa sida, vi kommer att titta på de villkor under vilka forskare misstänker att speciering sker.
Innehåll
Bergskedjor, som Himalaya i Asien, är mer än tillräckligt stora för att främja allopatrisk speciering. Prakash Mathema/AFP/Getty Images Speciationshändelser tros ske under ett antal förhållanden. Forskare tror generellt att det sker eftersom medlemmar av samma art har blivit isolerade från varandra. Det finns fyra typer av speciering som evolutionister har identifierat som de mest sannolika förklaringarna till speciering.
I fallet med allopatrisk speciering , en faktisk geografisk gräns skiljer arten fysiskt åt. En flod eller en bergskedja, till exempel, kan få en art att avvika.
Med parapatrisk speciering , en art är spridd över stora områden med olika miljöer. De anpassar sig till dessa nya områden och blir gradvis separata arter. Det finns ingen definierande geografisk egenskap som skiljer dessa djur - de kan bli separata arter helt enkelt på grund av avståndet som skiljer grupperna.
Peripatrisk speciering uppstår när en liten grupp isoleras från artens huvudkropp. Eftersom detta kluster bara är en liten del av hela populationen av arten, alla genetiska skillnader som gör arten robusta kanske inte är närvarande. Detta presenterar vad evolutionära biologer kallar a flaskhals . Några av generna som flödar inom en art har klippts av och separerats från genpoolen.
I en evolutionär flaskhals, en liten befolkning lyckas producera efterföljande generationer. Detta har hänt vid olika tidpunkter i mänsklighetens historia. De flesta européer, till exempel, är alla ättlingar till bara några hundra förfäder, som levde mitt i en flaskhals [källa:The Polymath].
Även om en liten grupp kan lyckas med att återbefolka, det finns konsekvenser som kan uppstå från en flaskhals. Generna i denna lilla befolkning kommer att bli robusta, eftersom det genetiska flödet är mycket större än det skulle vara i en större befolkning, där genetiska skillnader - inklusive avvikelser - sprids ut. Detta kallas grundare effekt . Generna för grundande medlemmar av det som så småningom blir en stor befolkning blir mycket mer frekventa än de är i liknande, större befolkningar. Flera medlemmar av en Amish -sekt i Pennsylvania drabbas av mikrocefali, en allmänt dödlig sjukdom där hjärnan inte når sin fulla storlek. Dessa Amish härstammar alla från ett enda par som anlände till Pennsylvania på 1700 -talet.
I fallet med sympatisk speciering , medlemmar av en art fortsätter att leva sida vid sida, men ändå separeras i olika arter. Till exempel, vissa insekter matar och reproducerar sig på en enda fruktsort. Om några medlemmar av denna art provar en annan sorts frukt, deras avkommor kan också fostras för att besöka den frukten. Om detta händer, medlemmarna av en art kan skilja sig åt två arter som enbart baseras på frukten de matar på och lägger ägg i.
I var och en av dessa typer av speciering, arten måste genomgå processen för reproduktiv isolering. Till exempel, damselfly utvecklats för att bilda olika könsorgan, och medlemmar blev fysiskt oförmögna att para med varandra. Reproduktiv isolering behöver inte vara så drastisk, dock. Medlemmar av en enda art kan utvecklas för att skapa olika parningsritualer, sådana som inte lockar medlemmar av de andra arterna. De kan också para sig vid olika tidpunkter på dygnet, månad, säsong eller år. Eller så kan de utvecklas för att para sig på olika platser, till exempel på två olika fruktslag, som i exemplet ovan för sympatrisk speciering.
Så när en population befinner sig isolerad på ett eller annat sätt från resten av en art, speciering förekommer, höger? Inte nödvändigtvis. Läs mer om oenigheten om speciering på nästa sida.
Kina har tillhandahållit ett stort antal fossiler till fossilrekorden - jordens naturhistoria fångad av alla de fossiliserade kvarlevorna som hittats hittills. Detta skelett visades i Shanghai i juli 2007. China Photos/Getty Images Det verkar som om en artens medlemmar hamnar isolerade från andra medlemmar av deras art, det sannolikt kommer att inträffa en speciationshändelse. Forskare kan jämföra generna för liknande arter för att visa att det gemensamma DNA de delar starkt tyder på att de två arterna tidigare var en. Men hur sker denna process? Tyvärr, evolutionister har inte kunnat fastställa exakt hur speciering sker. Istället, två huvudläger har utvecklats, så att säga, med mycket olika åsikter om hur processen med speciering sker.
Det finns de som tror på fyletisk gradualism , tanken på att processen för speciering sker ständigt och under långa perioder. Andra tror på punkterad jämvikt . Dessa människor tror att speciering sker i snabba hopp och starter, med lång tid mellan händelserna. Båda grupperna har fossilrekord att kämpa med.
Fossilrekorden är summan av alla fossiler som hittills har upptäckts. Placerade tillsammans, de bildar en relativt klar bild av livets utveckling på jorden. Men det är, dock, luckor i fossilregistret - perioder då nya arter plötsligt dyker upp utan någon uppenbar övergång från en art till en radikalt annorlunda, besläktade arter.
De som prenumererar på punkterad jämvikt säger att fossilrekorden är ett bevis på att deras teori om speciering är den rätta. Om speciering sker i plötsliga hopp och startar, det bör inte finnas någon registrering av övergången från en art till en systerart. Istället, medlemmar av en art befinner sig reproduktivt isolerade från andra medlemmar och plötsligt, speciering förekommer.
För den gradualisters del - som i allmänhet hävdar bland sina led Charles Darwin, evolutionsteorins fader - fossilrekorden är helt enkelt ofullständig. Speciationsprocessen inkluderar en lång övergång från en art till en besläktad art. I gradualisternas ögon, dessa övergångsmedlemmar har helt enkelt inte avlägsnats från lagren av silt och sten i jorden ännu. Med andra ord, fossilregistret, till gradualisterna, är helt enkelt ofullständig.
Men tvisten om hur speciering sker kan komma att vila. Ett perfekt naturligt experiment har bokstavligen tvättat i land. Och inställningen kunde inte vara mer perfekt. För att hitta om det, läs nästa sida.
Steve Finn/Getty Images Komodo -drakar, som Raja, visas på London Zoo, är exempel på de gigantiska proportioner som öarter kan växa till i jämförelse med sina fastlandskusiner. Steve Finn/Getty Images I mitten av september 1995, Orkanen Marilyn slog till i Karibien. Stormen dödade minst 13 människor och orsakade mer än 2 miljarder dollar i skador. Många människor förlorade sina hem på grund av orkanens kraft. Men inte alla som drabbades av Marilyn var mänskliga. En grupp på 15 gröna leguaner tros ha drivit från ön Guadeloupe till Anguilla efter att ha fastnat för stormskräp i tre veckor. När de gröna leguanerna satte foten på Anguilla, de blev potentiella grundare av en ny art.
Om processen för speciering sker, det kan ta ett tag - om gradualisterna har rätt. Eller så kan det hända ganska snabbt, som den skiljaktiga jämviktsanhängarna tror. Självklart, leguanerna kanske inte lever tillräckligt länge för att trivas i sin nya miljö, om de inte kan anpassa sig till skillnaderna i livet i Anguilla tillräckligt snabbt.
Men inställningen för leguanens nya miljö talar mycket om evolutionär isolering. På ön, leguanerna är fysiskt isolerade och kan utvecklas till att bli reproduktivt isolerade från de andra medlemmarna i deras art. Öar representerar det ultimata i isolering. Som sådan, öbo har gett några radikala svängningar fenotyper - yttre egenskaper- bland arter. Både gigantism och dvärgväxt har upptäckts till följd av speciering.
Kanske har inget nytt exempel på radikal utveckling mot de små varit så dokumenterat som fallet med Homo floresiensis . På Flores, en ö i Indonesien, en liten skalle upptäcktes 2005. Den var liten, ungefär lika stor som en schimpans skalle, och det är förmodligen vad skalleupptäckarna skulle ha trott att det var - om det inte också hade varit omgivet av flera primitiva verktyg. Dessa verktyg föreslog att skallen tillhörde en människa, eller åtminstone en mänsklig släkting. Men för en liten skalle, det skulle ha varit en mycket liten människa. Testning av skallen visade att personen den tillhörde hade levt 18, 000 år sedan på Flores. Beräknas från skallens storlek, forskarna som fann det trodde att personen stod bara mer än 3 fot lång. Nyheten om fyndet skakade om den vetenskapliga världen, och fångade till och med fantasin hos en del av allmänheten.
Huruvida skallen representerar en ny typ av människa utmanas. Forskare vid Penn State University tror att skalle som hittas representerar a Homo sapiens som led av en utvecklingssjukdom - mikrocefali, precis som Amish -gruppen i Pennsylvania. Men tanken att en grupp små människor, skiljer sig från Homo sapiens utvecklats på en ö är ett exempel på vad som kallas öregel - en generalisering om speciering där djur på öar ofta växer sig mycket mindre eller större än deras kusiner på fastlandet.
Biologer försöker fortfarande förklara varför detta händer. Den mest logiska förklaringen är att miljötrycket på en ö är mycket annorlunda än på fastlandet. De mindre öarna erbjuder färre matkällor. Detta verkar förklara dvärgväxt som finns hos många arter. Men hur är det med dem som växer till gigantiska proportioner, som Komodo -draken? Det är möjligt att dessa arter har utvecklats till att vara större än deras kusiner eftersom öar erbjuder färre rovdjur och mindre konkurrens om tillgängliga matkällor.
Den rådande teorin om öregeln är att en mängd lokala miljöfaktorer gör att djur i öns isolering utvecklas till att vara stora eller små. Det är möjligt att det inte finns någon tumregel som står för all öutveckling över hela linjen. Kanske kommer Anguillas nyaste ankomster - de gröna leguanerna - att belysa öregeln, liksom speciering.
För mer information om evolution och andra relaterade ämnen, besök nästa sida.
