Modellen, som beskrivs i en nyligen publicerad studie publicerad i tidskriften Nature Communications, tyder på att stora övergångar i evolutionen inträffar när populationer genomgår perioder av snabb genetisk divergens, följt av perioder av genetisk stas. Dessa perioder av divergens och stas drivs av fluktuationer i befolkningsstorlek, som i sin tur påverkas av olika miljöfaktorer.
"Vår modell ger en teoretisk ram för att förstå hur stora evolutionära grupper uppstår", säger studiens huvudförfattare Dr Daniel W. McShea, professor i ekologi och evolution vid Illinois. "Det är ett nytt sätt att tänka på rollen av genetisk mångfald för att främja evolutionär innovation och generera nya livsformer."
En av de viktigaste insikterna från modellen är att perioder av genetisk divergens är mer benägna att inträffa i mindre populationer. Detta beror på att mindre populationer är mer mottagliga för effekterna av genetisk drift, vilket är en slumpmässig fluktuation i frekvensen av gener i en population. Genetisk drift kan göra att fördelaktiga mutationer fixeras snabbare i mindre populationer, vilket leder till snabbare evolution.
Däremot är det mer sannolikt att perioder av genetisk stas inträffar i större populationer. Detta beror på att större populationer är mer benägna att ha en högre nivå av genetisk mångfald, vilket buffrar mot effekterna av genetisk drift. Högre genetisk mångfald kan också möjliggöra ackumulering av genetiska varianter som kan ge konditionsfördelar i framtiden, vilket skapar förutsättningar för efterföljande perioder av divergens.
Modellen antyder också att miljöfluktuationer kan spela en roll för att utlösa stora evolutionära övergångar. Till exempel kan en plötslig ökning av tillgången på en ny resurs, eller en förändring av klimatet, göra att en befolkning snabbt divergerar i nya grupper som är anpassade till de nya förhållandena.
"Det dynamiska samspelet mellan populationens genetiska mångfald och miljöfluktuationer är en avgörande drivkraft för evolutionär innovation och diversifiering", säger McShea. "Vår modell ger ett nytt sätt att förstå detta samspel och utforska mekanismerna som formar evolutionens gång över långa tidsskalor."
Forskarna hoppas att deras modell kommer att inspirera till ytterligare teoretiska och empiriska studier för att undersöka rollen av genetisk mångfald och miljöfluktuationer i evolutionsprocessen. Genom att bättre förstå de faktorer som bidrar till stora evolutionära övergångar kan forskare få nya insikter om livets historia på jorden och potentialen för framtida evolutionära förändringar.
