Vitenskap

Hva betyr det å være en art? Genetikk endrer svaret Vitenskap

For Charles Darwin var 'arter' et udefinerbart begrep , 'en vilkårlig gitt for enkelhets skyld et sett med individer som ligner hverandre.' Det har imidlertid ikke hindret forskere i de 150 årene siden da fra å prøve. Når forskere i dag setter seg ned for å studere en ny livsform, bruker de et hvilket som helst antall på mer enn 70 definisjoner av hva som utgjør en art - og hver hjelper til med å komme til et annet aspekt av det som gjør organismer tydelige.

På en måte bidrar denne mengden definisjoner til å bevise Darwins poeng: Ideen om en art er til slutt en menneskelig konstruksjon. Med fremrykkende DNA-teknologi er forskere nå i stand til å trekke finere og finere linjer mellom det de anser som arter ved å se på den genetiske koden som definerer dem. Hvordan forskere velger å trekke den linjen, avhenger av om subjektet deres er et dyr eller en plante; verktøyene som er tilgjengelige; og forskerens egen preferanse og ekspertise.



Nå som nye arter blir oppdaget og gamle kastet ut, vil forskere vite: Hvordan definerer vi en art i dag? La oss se tilbake på utviklingen av konseptet og hvor langt det er kommet.



Kanskje den mest klassiske definisjonen er en gruppe organismer som kan avle med hverandre for å produsere fruktbare avkom, en ide som opprinnelig ble fremsatt i 1942 av evolusjonsbiolog Ernst Mayr. Selv om det er elegant i sin enkelhet, har dette konseptet siden blitt skutt av biologer, som hevder at det ikke gjaldt for mange organismer, for eksempel encellede som reproduserer aseksuelt, eller de som har vist seg å avle med andre forskjellige organismer. å lage hybrider.

Alternativer oppsto raskt. Noen biologer kjempet for en økologisk definisjon som tildelte arter i henhold til miljønisjer de fyller (dette dyret resirkulerer jordnæringsstoffer, dette rovdyret holder insekter i sjakk). Andre hevdet at en art var et sett med organismer med fysiske egenskaper som var forskjellige fra andre (påfuglens viftehale, nebbene til Darwins finker).



Oppdagelsen av DNAs dobbeltspiral førte til at det ble opprettet enda en definisjon, der forskere kunne se etter små genetiske forskjeller og tegne enda finere linjer som betegner arter. Basert på en bok fra 1980 av biologene Niles Eldredge og Joel Cracraft, under definisjonen av en fylogenetisk art, kan dyrearter nå avvike med bare 2 prosent av deres DNA for å bli ansett som separate.

'Tilbake i 1996 anerkjente verden halvparten av antallet arter av lemur som finnes i dag,' sier Craig Hilton-Taylor, som administrerer Den internasjonale unionen for bevaring av naturen. Rødliste av truede arter. (I dag er det mer enn 100 anerkjente lemurarter.) Fremskritt innen genetisk teknologi har gitt organisasjonen et mye mer detaljert bilde av verdens arter og deres helse.

Disse fremskrittene har også fornyet debatter om hva det vil si å være en art, ettersom økologer og naturvernere oppdager at mange arter som en gang syntes singular, faktisk er mengder. Smithsonian entomolog John Burns har brukt DNA-teknologi for å skille mellom en rekke såkalte ' kryptiske arter '- organismer som virker fysisk identiske med medlemmer av en bestemt art, men som har betydelig forskjellige genomer. I en 2004-studien , var han i stand til å fastslå at en art av tropisk sommerfugl som ble identifisert i 1775, faktisk omfattet 10 separate arter.



I 2010 tillot avansert DNA-teknologi forskere å løse en eldgammel debatt om afrikanske elefanter. Ved å sekvensere sjeldnere og mer komplekst DNA fra kjerner av elefantceller , i stedet for det mer brukte mitokondrie-DNAet, bestemte de seg for det Afrikanske elefanter besto faktisk av to separate arter som avvek for millioner av år siden.

'Du kan ikke mer kalle afrikanske elefanter for den samme arten som du kan asiatiske elefanter og mammut,' sa David Reich, en populasjonsgenetiker og hovedforfatter av studien. Naturnyheter.

Smithsonian entomologikurator W. Donald Duckworth studerer et brett med møllprøver i 1975. Taksonomer har tradisjonelt stolt på fysiske egenskaper for å erte arter.

Smithsonian entomologikurator W. Donald Duckworth studerer et brett med møllprøver i 1975. Taksonomer har tradisjonelt stolt på fysiske egenskaper for å erte arter.(Kjell Bloch Sandved / Smithsonian Archives)

den minste firbenet i verden

I kjølvannet av disse og andre paradigmeskiftende funn, faller Mayrs originale konsept raskt fra hverandre. Disse to artene av afrikanske elefanter, for eksempel, fortsatte å avle så nylig som for 500 000 år siden. Et annet eksempel kommer nærmere hjemmet: Nyere analyser av DNA-rester i genene til moderne mennesker har funnet at mennesker og neandertalere - vanligvis tenkt på som separate arter som avviklet for rundt 700 000 år siden - inngravd så nylig som 100.000 år siden .

Så er disse elefantene og hominidene fortsatt separate arter?

Dette er ikke bare et argument for vitenskapelig semantikk. Å peke på en organisms art er avgjørende for enhver innsats for å beskytte det dyret, spesielt når det gjelder myndighetshandlinger. En art som blir oppført i U.S.Endangered Species Act, for eksempel, får beskyttelse fra noen destruktive handlinger fra regjeringen og private borgere. Disse beskyttelsene ville være umulige å håndheve uten muligheten til å bestemme hvilke organismer som er en del av den truede arten.

Samtidig, fremskritt innen sekvenseringsteknikker og teknologi hjelper dagens forskere med å bedre sammen nøyaktig hvilke arter som påvirkes av hvilke menneskelige handlinger.

'Vi er i stand til å gjenkjenne nesten alle arter [nå],' sier Mary Curtis , en rettsmedisinsk forsker som leder genetikkteamet ved U.S. Fish and Wildlife Service's Rettsmedisinsk laboratorium . Hennes laboratorium er ansvarlig for å identifisere eventuelle rester av dyr eller produkter som mistenkes ulovlig handlet eller høstet. Siden DNA-sekvenseringsteknikker ble tatt i bruk for mer enn 20 år siden, har laboratoriet vært i stand til å gjøre identifikasjoner mye raskere, og øke antallet arter det pålitelig kan gjenkjenne hundrevis.

'Mange ting vi kommer inn i genetikk har ingen form eller form,' sier Curtis. Laboratoriet mottar plater med uidentifisert kjøtt, utformede dekorative gjenstander eller til og med mageinnholdet til andre dyr. Å identifisere disse uvanlige tingene er vanligvis utilgjengelig for taksonomiske eksperter ved å bruke kroppsform, håridentifikasjon og andre fysiske egenskaper. 'Vi kan bare gjøre det med DNA,' sier Curtis.

Likevel diskuterer ikke Curtis, som tidligere har studert fisk, viktigheten av tradisjonelle taksonomer. 'Mye av tiden vi jobber sammen,' sier hun. Erfarne taksonomer kan ofte raskt identifisere gjenkjennelige tilfeller og etterlate den dyrere DNA-sekvensen for situasjonene som virkelig trenger det.

Ikke alle økologer selges på disse fremskrittene. Noen uttrykker bekymring for ' taksonomisk inflasjon , 'etter hvert som antallet identifiserte eller omklassifiserte arter fortsetter å skyte i været. De er bekymret for at hele konseptet med en art blir utvannet når forskere trekker linjer basert på de smale nyanser av forskjell som DNA-teknologi gjør det mulig for dem å se.

hva er definisjonen av hjem

'Ikke alt du kan skille skal være sin egen art,' som den tyske zoologen Andreas Wilting fortalte Washington Post i 2015 . Vilting hadde foreslo å kondensere tigre til bare to underarter , fra dagens ni.

Andre forskere er bekymret for effektene av omklassifisering av en gang forskjellige arter kan ha på bevaringsarbeidet. I 1973 gikk den truede mørke kystspurven, en liten fugl som en gang ble funnet i Florida, glipp av potensielt nyttig bevaringsassistanse ved å være omklassifisert som underart av den mye mer folkerike havspurven. Mindre enn to tiår senere var den mørke sjøspurven utryddet.

Hilton-Taylor er ennå ikke sikker på når eller hvordan de økologiske miljøene og bevaringssamfunnene vil bosette seg på ideen om en art. Men han forventer at DNA-teknologi vil ha en betydelig innvirkning på å forstyrre og omforme arbeidet i disse feltene. Mange ting er i endring, sier Hilton-Taylor. Det er verden vi lever i.

Denne usikkerheten gjenspeiler på mange måter definisjonen av arter i dag, sier Hilton-Taylor. IUCN trekker på ekspertisen til forskjellige grupper og forskere for å samle data til sin rødliste, og noen av disse gruppene har omfavnet bredere eller smalere begreper om hva som gjør en art, med ulik avhengighet av DNA. Det er et så mangfold av forskere der ute, sier Hilton-Taylor. Vi må bare gå med det vi har.



^