آیا نغمه‌ها می‌توانند گونه‌های جدید بسازند؟ کشف شگفت‌انگیز داروین

تحقیقات جدید درباره‌ی تخصص‌یابی اکولوژیکی در داروین‌فنچ‌ها

می‌گویند که نگاه به گذشته همیشه روشن‌تر است و اگرچه نظریه‌ی تخصص‌یابی اکولوژیکی که بر این باور است که گونه‌های جدید در پاسخ به تغییرات اکولوژیکی به وجود می‌آیند، در نگاه به گذشته معتبر به نظر می‌رسد، اما تا به حال اثبات تجربی آن دشوار بوده است. اما اکنون، پژوهشگران دانشگاه ماساچوست آمهرست در تحقیقی که به تازگی در نشریه Science منتشر شده، ارتباط کلیدی بین اکولوژی و تخصص‌یابی در داروین‌فنچ‌ها، ساکنان مشهور جزایر گالاپاگوس اکوادور، شناسایی کرده‌اند.

تحقیقات قبلی نشان داده بود که منقار این پرندگان با محیط‌های اکولوژیکی در حال تغییر سازگار می‌شود و این تغییرات منقار بر نحوه‌ی آواز خواندن آن‌ها تأثیر می‌گذارد. اما تا پیش از این مقاله، هیچ‌کس نتوانسته بود به‌طور تجربی نشان دهد که این تغییرات منجر به ظهور گونه‌های جدید می‌شود. کلید نوآورانه این کشف چیست؟ تغییرات آواز فنچ‌های آینده.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که تغییرات ناشی از منقار در آواز می‌تواند بر شناسایی گونه‌ها تأثیر بگذارد و در نتیجه، جدایی گونه‌ها را تسریع کند. جفری پودوس، استاد زیست‌شناسی در دانشگاه ماساچوست آمهرست و نویسنده ارشد این مقاله، می‌گوید: “من ۲۵ سال پیش کار با این پرندگان را آغاز کردم. در اولین انتشارم درباره‌ی فنچ‌ها در سال ۲۰۰۱، نشان دادم که تغییرات در منقار داروین‌فنچ‌ها منجر به تغییرات در آوازهایی که می‌خوانند می‌شود و حدس زدم که از آنجا که داروین‌فنچ‌ها از آواز برای جذب جفت استفاده می‌کنند، تغییرات آواز مرتبط با تکامل منقار می‌تواند به نوعی تخصص‌یابی اکولوژیکی را تسریع کند.”

اما در آن زمان، پودوس هیچ مدرک تجربی قانع‌کننده‌ای برای اثبات فرضیه‌اش مبنی بر اینکه تغییرات ناشی از محیط در شکل منقار باعث ظهور گونه‌های جدید فنچ می‌شود، نداشت. بخشی از دشواری این است که تخصص‌یابی یک فرآیند تاریخی است که مستند کردن آن را دشوار می‌کند. مشاهده‌ی این فرآیند در حال وقوع مانند گرفتن رعد و برق در یک بطری است. به عنوان یک راه‌حل، پودوس یک مطالعه تجربی طراحی کرد که بر اساس شبیه‌سازی‌ها بنا شده بود و او سرنخ‌های مفیدی برای کار داشت.

تحول منقارها و تأثیر آن بر آواز پرندگان

او می‌دانست که منقار پرندگان می‌تواند به دو شکل تکامل یابد: یا به گونه‌ای قوی برای خرد کردن دانه‌های سخت، یا به شکلی ظریف‌تر که حرکات سریع‌تری را برای آوازهای پیچیده‌تر ممکن می‌سازد. پودوس می‌گوید: «برای آواز خواندن یک آهنگ پیچیده، مانند آواز دارکوب باتلاقی، به عملکرد حرکتی جدی نیاز است و یک منقار بزرگ و قدرتمند به اندازه کافی چابک نیست تا حرکات لازم را انجام دهد.»

به لطف دهه‌ها تحقیق کمی که جامعه زیست‌شناسی در مورد تغییرات دقیق منقارهای داروین انجام داده است، پودوس متوجه شد که می‌تواند مدل‌سازی کند که چگونه منقارها در آینده تغییر خواهند کرد. او در این بررسی، خشکسالی را به عنوان عامل اکولوژیکی انتخاب کرد که معمولاً منجر به انتخاب داروین‌هایی با منقار ضخیم‌تر می‌شود. همچنین او دریافت که می‌تواند آوازهای داروین‌ها را پیش‌بینی و سپس شبیه‌سازی کند، چراکه این آوازها در طول دوره‌های متوالی خشکسالی تغییر می‌کنند. پودوس می‌گوید: «در واقع، ما آوازهای داروین‌های آینده را مهندسی کردیم.»

به طور کلی، هر چه منقار ضخیم‌تر باشد، آوازها کندتر و باند فرکانس‌ها باریک‌تر می‌شوند. پیش‌بینی می‌شود که هر رویداد خشکسالی بعدی سبب ایجاد منقارهایی خواهد شد که به طور فزاینده‌ای ضخیم‌تر می‌شوند، که این امر همچنین باید سرعت آوازها را کاهش دهد و باند فرکانس‌ها را کم کند. در نهایت، پودوس و تیمش به جمعیت خاصی از داروین‌های متوسط زمین بازگشتند و آوازهای داروین‌های آینده را برای آنها پخش کردند. کتی ام. شرویدر، همکار نویسنده این مقاله که در طول تحصیلات دکتری خود زیر نظر پودوس در دانشگاه ماساچوست آمهرست شرکت کرده بود، می‌گوید: «ما متوجه شدیم که هیچ تغییری در واکنش داروین‌ها به آوازهای تغییر یافته ما وجود نداشت، حتی زمانی که آوازهای شبیه‌سازی شده به اندازه سه رویداد خشکسالی تغییر کرده بودند.»

او ادامه می‌دهد: «اما با شش رویداد خشکسالی، تغییرات به قدری زیاد بود که داروین‌ها تقریباً هیچ واکنشی نشان ندادند.» این یافته‌ها نشان می‌دهد که به دلیل ارتباط بین منقار و آواز، یک گونه کاملاً جدید از داروین‌های متوسط زمین ممکن است در پاسخ به شش خشکسالی عمده گالاپاگوس تکامل یابد. پودوس می‌گوید: «تحقیق ما یک انقلاب مفهومی نیست، اما تأیید تجربی و آزمایشگاهی از گونه‌زایی اکولوژیکی و امکان‌پذیری آن است.»

این تحقیق با حمایت ایستگاه تحقیقاتی چارلز داروین، خدمات پارک ملی گالاپاگوس و بنیاد ملی علوم ایالات متحده انجام شد.