Věda

Co to znamená být druhem? Genetika mění odpověď Věda

Pro Charlese Darwina byl „druh“ nedefinovatelný termín „jeden je poskytován libovolně kvůli pohodlí skupině osob, které se na sebe velmi podobají.“ To však vědcům za 150 let od té doby nezabránilo v pokusu. Když se dnes vědci posadí ke studiu nové formy života, použijí libovolný počet více než 70 definic toho, co představuje druh - a každá z nich pomůže dostat se k jinému aspektu toho, co odlišuje organismy.

Svým způsobem tato nepřeberná část definic pomáhá dokázat Darwinovu pointu: Myšlenka druhu je nakonec lidský konstrukt. S pokrokovou technologií DNA jsou nyní vědci schopni kreslit tenčí a jemnější hranice mezi tím, co považují za druhy, a to při pohledu na genetický kód, který je definuje. To, jak se vědci rozhodnou tuto čáru nakreslit, závisí na tom, zda je jejich předmětem zvíře nebo rostlina; dostupné nástroje; a vlastní preference a odborné znalosti vědce.

Nyní, když jsou objeveny nové druhy a staré vyhozeny, vědci chtějí vědět: Jak dnes definujeme druh? Pojďme se podívat zpět na vývoj konceptu a na to, jak daleko to přišlo.





Snad nejklasičtější definicí je skupina organismů, které se mohou navzájem rozmnožovat a produkovat plodné potomky, což byla myšlenka původně uvedena v roce 1942 evoluční biolog Ernst Mayr. Ačkoli je tento koncept elegantní ve své jednoduchosti, od té doby se dostal pod palbu biologů, kteří tvrdí, že se nevztahoval na mnoho organismů, jako jsou jednobuněčné, které se reprodukují nepohlavně, nebo na ty, u nichž bylo prokázáno, že se množí s jinými odlišnými organismy vytvářet hybridy.

Alternativy rychle povstali. Někteří biologové prosazovali ekologickou definici, která určovala druhy podle výklenků prostředí, které vyplňují (toto zvíře recykluje živiny v půdě, tento dravec udržuje hmyz pod kontrolou). Jiní tvrdili, že druh byl soubor organismů s fyzikálními vlastnostmi, které se lišily od ostatních (ocas pávy oprýskaný, zobáky Darwinových pěnkav).



Objev dvojité šroubovice DNA vedl k vytvoření ještě další definice, ve které vědci mohli hledat nepatrné genetické rozdíly a kreslit ještě jemnější čáry označující druhy. Na základě kniha z roku 1980 biologové Niles Eldredge a Joel Cracraft, podle definice fylogenetického druhu se živočišné druhy nyní mohou lišit pouze o 2 procenta jejich DNA, aby byla považována za samostatnou.

„V roce 1996 svět uznal poloviční počet druhů lemurů, jaké dnes existují,“ říká Craig Hilton-Taylor, který řídí Mezinárodní unii pro ochranu přírody. Červený seznam ohrožených druhů. (Dnes existuje více než 100 druhů lemurů.) Pokroky v genetické technologii poskytly organizaci mnohem podrobnější obraz o světových druzích a jejich zdraví.

Tyto pokroky také obnovily debaty o tom, co to znamená být druhem, protože ekologové a ochránci přírody zjišťují, že mnoho druhů, které se kdysi objevily jako singulární, jsou ve skutečnosti zástupy. Smithsonian entomolog John Burns použil technologii DNA k rozlišení řady tzv. kryptické druhy „—Organismy, které vypadají fyzicky totožně s členy určitého druhu, ale mají výrazně odlišné genomy. V Studie z roku 2004 , byl schopen určit, že druh tropického motýla identifikovaný v roce 1775 ve skutečnosti zahrnoval 10 samostatných druhů.



V roce 2010 umožnila pokročilá technologie DNA vědcům vyřešit odvěkou debatu o afrických slonech. Řazením vzácnější a složitější DNA z jader sloních buněk místo obvyklejší mitochondriální DNA to určili Africké slony ve skutečnosti zahrnovaly dva samostatné druhy které se rozcházely před miliony let.

'Už nemůžete nazývat africké slony stejným druhem jako asijské slony a mamuty,' řekl David Reich, populační genetik a hlavní autor studie. Zprávy o přírodě.

Smithsonianský kurátor entomologie W. Donald Duckworth studuje v roce 1975 misku vzorků můr. Taxonomové se tradičně spoléhají na fyzikální vlastnosti, aby roztrhal druhy.

Smithsonianský kurátor entomologie W. Donald Duckworth studuje v roce 1975 misku vzorků můr. Taxonomové se tradičně spoléhají na fyzikální vlastnosti, aby rozdělovali druhy.(Archivy Kjell Bloch Sandved / Smithsonian)

kdo vytvořil frázi patnáct minut slávy

V návaznosti na tyto a další objevy měnící paradigma se Mayrův původní koncept rychle rozpadá. Například tyto dva druhy afrických slonů se křížily až před 500 000 lety. Další příklad se blíží domovu: Nedávné analýzy zbytků DNA v genech moderních lidí zjistily, že lidé a neandertálci - obvykle považovaní za samostatné druhy, které zhruba před 700 000 lety - kříženy teprve před 100 000 lety .

Jsou tedy tito sloni a hominidi stále samostatnými druhy?

To není jen argument vědecké sémantiky. Určení druhu organismu je zásadní pro jakékoli úsilí o ochranu tohoto zvířete, zejména pokud jde o vládní opatření. Například druh, který je uveden v americkém zákoně o ohrožených druzích získá ochranu od jakýchkoli destruktivních akcí ze strany vlády a soukromých osob. Tyto ochrany by nebylo možné vynutit bez schopnosti určit, které organismy jsou součástí tohoto ohroženého druhu.

Ve stejnou dobu, pokrok v technikách a technologiích sekvenování pomáhají dnešním vědcům lépe sestavovat přesně, na které druhy má lidská činnost dopad.

„Jsme schopni rozpoznat téměř jakýkoli druh [nyní],“ říká Mary Curtis , forenzní vědec zabývající se divokou přírodou, který vede genetický tým v US Fish and Wildlife Service Forenzní laboratoř . Její laboratoř je zodpovědná za identifikaci veškerých zbytků zvířat nebo produktů, u nichž existuje podezření, že byly nezákonně obchodovány nebo sklizeny. Od přijetí technik sekvenování DNA před více než 20 lety byla laboratoř schopna identifikovat mnohem rychleji a zvýšit počet druhů, které spolehlivě rozpozná na stovky.

'Mnoho věcí, které v genetice získáváme, nemá žádný tvar ani formu,' říká Curtis. Laboratoř dostává desky neidentifikovaného masa, řemeslně vyrobené ozdobné předměty nebo dokonce obsah žaludku jiných zvířat. Identifikace těchto neobvyklých položek je obvykle mimo dosah taxonomických odborníků využívajících tvar těla, identifikaci vlasů a další fyzikální vlastnosti. 'Můžeme to udělat jen s DNA,' říká Curtis.

Curtis, který dříve studoval ryby, přesto neztrácí význam tradičních taxonomů. „Často pracujeme společně,“ říká. Zkušení taxonomové často dokážou rychle rozpoznat rozpoznatelné případy a nákladnější sekvenování DNA nechají na situace, které to skutečně potřebují.

Ne všichni ekologové se na těchto pokrokech prodávají. Některé vyjádření obav z ' taxonomická inflace „, protože počet identifikovaných nebo překlasifikovaných druhů stále roste. Obávají se, že když vědci kreslí čáry na základě úzkých odstínů rozdílu, které jim technologie DNA umožňuje vidět, celý koncept druhu se ředí.

z čeho je čůrák vyroben

„Ne všechno, co dokážete rozlišit, by měl být jeho vlastní druh,“ říká německý zoolog Andreas Wilting řekl Washington Post v roce 2015 . Wilting měl navrhl kondenzaci tygrů na pouhé dva poddruhy , ze současných devíti.

Jiní vědci se obávají účinků, které může mít reklasifikace kdysi odlišných druhů na úsilí o zachování. V roce 1973 ohrožený temný přímořský vrabec, malý pták, který byl kdysi nalezen na Floridě, přišel o potenciálně užitečnou pomoc při ochraně tím, že překlasifikován jako poddruh mnohem zalidněnějšího přímořského vrabce. O necelé dvě desetiletí později temný přímořský vrabec vyhynul.

Hilton-Taylor si zatím není jistý, kdy a jak se ekologická a ochranářská společenství usadí na myšlence druhu. Očekává však, že technologie DNA bude mít významný dopad na narušení a přetvoření práce těchto polí. Mnoho věcí se mění, říká Hilton-Taylor. To je svět, ve kterém žijeme.

Tato nejistota v mnoha ohledech odráží i dnešní definici druhů, říká Hilton-Taylor. IUCN při sestavování údajů pro svůj Červený seznam čerpá z odborných znalostí různých různých skupin a vědců a některé z těchto skupin přijaly širší nebo užší pojetí toho, co tvoří druh, s odlišnou závislostí na DNA. Existuje taková rozmanitost vědců, říká Hilton-Taylor. Musíme prostě jít s tím, co máme.





^