https://bodybydarwin.com
Slider Image

Natuurlijke selectie kan de bizarre hoorn van deze bug niet verklaren

2020

Treehoppers ( Membracidae ) zijn in de meeste opzichten niets bijzonders. Overvloedig overal behalve Antarctica, zijn er ongeveer 3.200 soorten van deze relatieve cicade ( Cicadoidea ) en leafhopper (Cicadellidae). Elk individu meet tussen twee en twintig millimeter. Ze leven een paar maanden, waarin ze zich voeden met sap. Ze hebben enkele sociale kenmerken, maar geen buitengewone capaciteiten die hen onderscheiden van andere sociale insecten.

Wat treehoppers scheidt, is hun hoofddeksel. Elke soort heeft zijn eigen model van vergrote en sierlijke helm, bij entomologen bekend als een pronotum. Sommigen zien eruit als stekels, anderen als bladeren of mieren. Weer anderen hebben vormen die te bizar zijn om door het Oxford English Dictionary te worden genoemd. Zelfs de hoeden op een koninklijk huwelijk zouden niet voldoen aan de extravagantie van deze helmen. En, in tegenstelling tot al die prinsessen en hertoginnen, moeten treehoppers hun hoedenzaak 24/7 dragen, vanaf de geboorte tot de dood.

De helm van de treehoppers is moeilijk te rechtvaardigen vanuit een selectief oogpunt. Schleppen rond voegt een aanzienlijke energielast toe, dus het zou iets belangrijks moeten doen. Wat kan de nuttige functie zijn? Verkering, de gebruikelijke verdachte als het gaat om overdreven kenmerken, wordt geëlimineerd door de afwezigheid van seksueel dimorfisme. Helmen zijn gelijk verdeeld in beide geslachten; men kan mannen en vrouwen alleen onderscheiden door hun geslachtsdelen. Aerodynamica, een andere mogelijke functie, tart gezond verstand. Terwijl sommige helmen gestroomlijnd zijn, zijn anderen beslist niet. En in elk geval is het extra gewicht schadelijk voor het vliegen. Camouflage is een sterkere gok maar ook problematisch. Zelfs in gevallen waarin de vorm of kleuren van de helm in de omgeving passen, zou een helmloos insect met dezelfde kleuren en een verder identieke vorm beter zijn uitgerust om zich te verbergen, zijnde de helft of kleiner. Bij afwezigheid van kleinere imitaties is het redelijk om te concluderen dat de helm geen antipredator is.

Dus waar is de helm voor? Benjamin Prud homme en Nicolas Gompel bieden een antwoord op basis van hun zorgvuldige studie van de boomhoppers: niets. Gebaseerd op de ontdekking dat de helm een ​​derde paar vleugels is die hun oorspronkelijke functie hebben verloren, wenden zij zich tot Darwin's proefschrift over rudimentaire organen. De helmen illustreren hoe een structuur of een orgel, verlost van zijn oorspronkelijke functie, left aan het vrije spel van de verschillende wetten van groei . . . en biedt een nieuw substraat voor morfologische diversificatie. Maar in tegenstelling tot typische overblijfselen zoals de menselijke appendix, het bekken van de python en het been van de walvis, die na verloop van tijd degenereren, de boomhoppers Helmen blijven zich op een buitengewone schaal ontwikkelen. Sommige meten twee of drie keer de grootte van de rest van het lichaam waaraan ze zijn bevestigd. De treehoppers illustreren de observatie van de Romeinen dat specifieke eigenschappen die soorten van elkaar onderscheiden, nuttig kunnen zijn voor wetenschappers, maar nutteloos zijn voor de soort zelf.

De gierige accountant lijkt zo'n 3.200 keer in dienst te zijn geweest. We kunnen deze uitkomst niet wijten aan de neiging van de natuur om overtollig te zijn. Dat vooroordeel is alleen van toepassing op eigenschappen die belangrijk zijn voor soorten, niet voor rudimentaire organen; waar conservering geen effect heeft op de overleving, is er geen behoefte aan veiligheidsfactoren en daarom geen verhoogde kans op weggelopen groei. Overblijfselen moeten verschrompelen, niet uitzetten. Maar op de lange termijn, en om ondoorgrondelijke redenen, heerste de grotere en freakier. De resultaten zijn artistieke meesterwerken, maar vanuit selectief oogpunt zijn ze pure ketterij. Meer dan drieduizend witte olifanten? Dat zijn veel uitzonderingen.

De grote vraag rondom de helmen is er één die we eerder zijn tegengekomen. Hoe kan een dergelijk overschot levensvatbaar zijn? Hoe komt het dat deze nutteloze klodder met overgewicht voldoet aan de achttiende-eeuwse Franse anatomist Marie Fran ois Xavier Bichat s definitie van het leven: de functies die de dood weerstaan ? We hoeven niet te twijfelen aan de wil van de Treehoppers om te leven. Zoals Baruch Spinoza het uitdrukt, streeft elk ding, voor zover het door zijn eigen kracht kan, volharden in zijn bestaan. Een andere manier om hierover na te denken is te erkennen dat organismen verandering weerstaan, de dood is de ultieme geval. Verandering wordt geconfronteerd met negatieve feedback, waardoor een systeem weer in evenwicht komt, in tegenstelling tot positieve feedback, waardoor het systeem afstand neemt van het oorspronkelijke evenwicht.

Er zijn drie mechanismen die samen kunnen verklaren hoe dit doorzettingsvermogen in levende organismen werkt: gefaciliteerde variatie, homeostase en reactienorm. Vergemakkelijkte variatie bevestigt 3 miljard jaar natuurlijke selectie gevolgd door 400 miljoen jaar risico's, dwaasheden en anders idiosyncratische ontwikkeling; homeostase beschermt het binnenmilieu van het organisme tegen externe en interne storingen; en de reactienorm betekent dat elk genotype een reeks fenotypes kan produceren zonder nieuwe genetische variatie. Gezamenlijk vormen deze mechanismen een natuurlijk vangnet waarmee de middelmatigheid kan overleven en gedijen.4 Deze theorie gaat uit van het onderscheid tussen de twee evoluties. Tijdens de eerste, die zich tijdens die 3 miljard jaar van het leven op aarde voltrok, bracht aanpassing temidden van concurrentie fundamentele veranderingen in de aard van het leven teweeg. Tijdens de tweede, het vangnet is zo robuust dat alle soorten goed genoeg zijn om te overleven en te experimenteren met selectief neutrale variaties in grootte, vorm en andere aspecten van uiterlijk.

Ik moet benadrukken dat deze vangnettheorie precies dat is - een theorie. Ik kan niet bewijzen dat het onze waarnemingen van de natuur verklaart, maar ik geloof dat het een nuttige aanvulling vormt op de heersende wijsheid en de leemten opvult.

Zoals duidelijk moet zijn, speelt natuurlijke selectie een cruciale rol in deze theorie: het is de ingenieur achter het vangnet. Maar deze rol duurde 'slechts' drie miljard jaar. Sinds de periode in het Midden-Cambrium is positieve selectie beperkt tot de rol van architect en ontwerper, terwijl natuurlijke eliminatie (natuurlijke tolerantie) de overhand heeft. CCCP en homeostase werden gefixeerd en geoptimaliseerd door een selectief proces, waarna soorten vrij konden spelen met uiterlijk en schaal. De buitengewone diversiteit aan lichaamsvormen in de Burgess Shale - fossielen die 508 miljoen jaar oud zijn - toont de kracht van de vaste infrastructuur. Het vangnet was zo sterk dat de genetische loterij allerlei duurzame afwijkingen kon veroorzaken. De helmen van de treehoppers bewijzen dat afwijkingen eerder extreem moeten zijn, zoals onze epigraaf zegt: "de zin van ongeschiktheid wordt uitgesproken en de straf voor uitroeiing wordt betaald." Het vangnet is de verzekering van de natuur aan de sterkste en middelmatig. Excellentie doet geen pijn, noch is het noodzakelijk.

Zelfs de middelmatige kan goed genoeg zijn. Natuurlijk heeft het vangnet van de natuur voordelen voor de mens. Maar er is iets speciaals aan ons, want we hebben het laatste arbitrament van het leven gewonnen. We moeten een voorsprong hebben op alle anderen. Als mijn argument klopt, is deze rand niet geselecteerd. Onze overwinning werd behaald door een orgel dat enorme selectieve lasten oplegt, en in ieder geval wint niemand waar de concurrentie eindeloos is.

Fragment aangepast van GOED GENOEG: DE TOLERANTIE VOOR MEDIOCRITEIT IN DE NATUUR EN SAMENLEVING door Daniel S. Milo, uitgegeven door Harvard University Press. Copyright © 2019 door de President and Fellows van Harvard College. Gebruikt met toestemming. Alle rechten voorbehouden.

Nu weten paleontologen welke kleuren deze 200 miljoen jaar oude vlindervleugels sierden

Nu weten paleontologen welke kleuren deze 200 miljoen jaar oude vlindervleugels sierden

Wilde varkens verwoesten ecosystemen in 35 staten en de jacht maakt het nog erger

Wilde varkens verwoesten ecosystemen in 35 staten en de jacht maakt het nog erger

Gebouwen van de toekomst kunnen worden gebouwd door zwermen robots

Gebouwen van de toekomst kunnen worden gebouwd door zwermen robots