Galápagos-szigetek: az evolúció játszótere

Miért keltette fel Darwin érdeklődését a galápagos-szigeteki élővilág, és ez hogyan járult hozzá a természetes szelekciós elmélet megalkotásához, a Fajok eredete megírásához?

Volt már szó arról egy korábbi cikkben, hogy a Galápagos-szigetek élővilága földrajzi izoláltságban, háborítatlanul, az emberektől és ragadozóktól távol fejlődhetett a maga útján évmilliókig. A csaknem 1000 km-es földrajzi akadály okozza azt, hogy a Galápagos-szigetek biodverzitása sokkal kisebb egy a szárazföldön található hasonló méretű és éghajlatú területhez képest. Szintén a nagymértékű izoláció eredménye, hogy itt találjuk a Földön a legnagyobb mértékű endemizmust[1], azaz a bennszülött fajok aránya ezeken a szigeteken a legmagasabb. Konkrétan a növényfajok 30%-a, a szárazföldi madarak 80%-a, a hüllőknek pedig 95%-a endemikus, azaz nem található meg sehol máshol a világon. Az unikális, korábban sehol nem látott fajok Darwin érdeklődését is felkeltették.

1835-ben a 26 éves Charles Darwin alig öt hetet töltött a szigeteken, ám ez alatt a rövid idő alatt is számos fontos megfigyelést tett. Ezek közül az egyik leghíresebb a tangarafélék közé tartozó énekesmadarakkal kapcsolatos, melyek ma már a köztudatban csak „Darwin-pintyek”-ként élnek.

1. ábra: a Darwin-pintyek életmódjuk (táplálkozásmódjuk és élőhelyük) szerint (http://www.mozaweb.com/)

Darwin észrevette, hogy a szigeteken található pintyek egymáshoz nagyon hasonlóak, kivéve a csőrük méretét és formáját, amely viszont rendkívül nagy változatosságot mutat. Feltételezte, hogy egy őstől származnak, azaz egy, a szigetekre sikeresen eljutó fajból fejlődtek, továbbá azt is gyanította, hogy a különböző fajok csak bizonyos szigeteken fordulnak elő. Később Darwin elképzelései bizonyosságot nyertek, így lett a fajcsoport az adaptív radiáció[2] mechanizmusát illusztráló leghíresebb példa. A különböző szigeteken különböző pintyfajok együttesei élnek, a szigetek távolsága elég izoláltságot jelent ahhoz, hogy a madárpopulációk ne keveredjenek egymással, azaz reproduktív izoláció áll fenn. A Darwin által is megfigyelt különböző csőrformák és méretek eltérő táplálékforrások hasznosítását teszik lehetővé: a vékony, hegyesebb csőr a rovarevéshez adaptálódott, a kaktusztermés és virág fogyasztásához a szélesebb csőr, a magvak és egyéb növényi részek fogyasztásához pedig a robosztus, kúpos csőr a megfelelő, és ezen kívül még eszközhasználó csőr is kialakult amellyel rovarokat lehet kipiszkálni (1. ábra.).

A legmodernebb molekuláris módszerekkel (mikroszatellita DNS polimorfizmus vizsgálat) bebizonyosodott, hogy a közös ős hosszabb, vékonyabb csőrű rovarevő volt, a tompább, kúposabb csőrformák pedig leszármaztatott bélyegek, azaz később alakultak ki. A radiáció, vagyis szétterjedés úgy történt, hogy az ősi faj egy távolabbi szigetre eljutva adaptálódott az új környezethez, új fajt hozva létre, majd az továbbterjedve egy másik szigetre újból adaptálódott egy másik környezethez és így tovább. Időnként pintyek által már lakott szigetek ki nem használt táplálékforrásaihoz adaptálódva jön létre új faj, ezért egy szigeten több pintyfaj is együtt él, de populációik nem keverednek – nem szaporodnak egymással.

2. ábra: galápagosi óriásteknős (Chelonoidis porteri) Santa Cruz szigetén (saját fotó)

A pintyek tehát felosztották maguk között a szabad táplálékforrásokat –  ezzel az különböző élőhelyeket –  kompetítorok hiányában, és ez volt az adaptív radiáció hajtóereje. A csőrformák megjelenése után a csőrméret és a testméret változásával jött létre a számos faj, amelyeket ma megfigyelhetünk. A fajképződés evolúciós léptékben nagyon gyors, csupán 3 millió éve kezdődhetett, így a Darwin-pintyeket a Föld leggyorsabban evolválódó gerinceseinek tekintjük gyors adaptációjuk miatt.

Hasonlóan a pintyek történetéhez, a szigetek 16 híres óriásteknős faját is az adaptív radiáció mechanizmusa hozta létre (2.ábra).

Az első példányok 2-3 millió évvel ezelőtt érkeztek a legkeletibb szigetekre, majd onnan kolonizálták a többi szigetet reproduktív szempontból izolált populációkat hozva létre. Ma az ember pusztításának köszönhetően csupán 10 fajt láthatunk a szigeteken, melyek előfordulása egy-egy szigethez köthető, és teknőjük alakjában és méretében, valamint nyakhosszukban különböznek. Az eltérő méretek kialakulására keresvén a választ Darwin számos példányt gyűjtött és mért meg különböző szigetekről mialatt közelebb került a szelekciós elmélethez. Úgy gondolta, hogy egy faj egyedei között létezik bizonyos variancia (változatosság) a nyakhosszt illetően, valamint egy nemzedékből rendkívül száraz évben csak a hosszabb nyakúak élhetnek túl, azok, amelyek elérik a magasabban található leveleket. A túlélő hosszabb nyakú egyedek a következő nemzedékben továbbörökítik a hosszabb nyakhosszt, így utódaik átlagosan hosszabb nyakúak lesznek mint az előző nemzedék, és így tovább. Darwin tulajdonképpen azt állapította meg, hogy a szárazság, mint szelekciós nyomás megváltozatja egy faj jellegeit (a nyakhosszt), azaz a fajok nem állandóak, hanem változnak.

3. ábra: tengeri leguán (Amblyrhynchus cristatus) csak közvetlenül a tengerparton fordul elő (saját fotó)

A szigeteket vízi úton Dél-Amerikából elérni hosszú, viszontagságos utazást jelent édesvíz nélkül, a tűző napon. A Galápagost benépesítő leguánok ősei kibírták a tutajon sodródást, mert szívós, só-, szárazság- és naptűrő állatok voltak, csakúgy mint mai leszármazottaik. A kolonizáló leguánok érkezésük után 4,5 millió évig egy fajként éltek a szigeteken, ám később, 10,5 millió évvel ezelőtt ez a közös ősi leguánfaj szárazföldi és tengeri leguánra vált szét. A tengeri leguán addig kihasználatlan táplálékforrást kezdett hasznosítani: a világon egyedülálló módon, gyík létére a tenger felszíne alatt – akár 9 méter mélyen – algát legel (3. ábra).

Darwin naplójában negatív jelzőkkel (lomha, ügyetlen) illeti, és a „sötétség koboldjainak – imps of darkness” nevezi őket. A valóban különös külsejű tengeri leguánon jól meg lehet figyelni, hogyan adaptálódott a részben sósvízi életmódhoz: hosszú ujjai lehetővé teszik, hogy a víz alatt a sziklákhoz kapaszkodhasson, hosszú lapított farka az úszáshoz és navigáláshoz előnyös, lapos orra az algafogyasztást könnyíti meg, valamint egy speciális mirigye a sókiválasztást biztosítja az orron keresztül.

4. ábra: Santa Fé szigeteki varacskosfejű leguán (Conolophus pallidus) (saját fotó)

Molekuláris vizsgálatokkal megmutatták, hogy kb.  5,7 millió évvel ezelőtt először a rózsaszín szárazföldi leguán faja keletkezett a szárazföldi leguánok közül (4. ábra), s utoljára a két sárga színű szárazföldi leguán vált külön fajokká (5. ábra). Ez azért meglepő, mert ismereteink szerint a Isabela-sziget, ahol a rózsaszín leguán alig 200 egyede ma kizárólagosan előfordul, akkoriban még nem is létezett. Erre csak az lehet a magyarázat, hogy korábban olyan vulkáni sziget(ek)en élt, amelyek ma már a tenger felszíne alá süllyedtek, és onnan terjedt át a fiatalabb Isabela-ra.

Végül, de nem utolsó sorban vessünk egy pillantást az alkalmazkodás egyik mintapéldányára, a csököttszárnyú kormoránra (6. ábra). Ennek az endemikus kárókatonafajnak az ősei még repülve érkezhettek, ám később a szárnyai fokozatosan elcsökevényesedtek.

5. ábra: a rózsaszín szárazföldi leguán (Conolophus marthae) az Isabela -szigeten (www.quasarex.com)

A mechanizmusnak az a hajtóereje, hogy ragadozó hiányában a repülés szükségtelen, a szárnyaknak nincs már funkciójuk, sőt csak zavarnak a halászat során. Az izolált, ragadozóktól szinte mentes szigetcsoport következésképp olyan különleges játszótere az evolúciónak, amely olyan izgalmas állatvilágot hoz létre, hogy az nem csak Darwin, de bárki érdeklődését felkelti.

6. ábra: csököttszárnyú kárókatona (Phalacrocorax harrisi) szárítja szárnyait (https://upic.me/)

 

Definíciók:

[1] Endemikusnak vagy bennszülöttnek az élőlények azon fajait és egyéb rendszertani egységeit nevezzük, amelyek természetes állapotban csak egy adott elterjedési terület (area) határain belül élnek.

[2] Adaptív radiáció: evolúciós folyamat, melynek során egyetlen fajból számos különböző faj keletkezik egymással párhuzamosan, evolúciós léptékben rövid idő alatt (tízezertől néhány millió évig) annak következményeként, hogy a faj elterjedési területének növekedésével újabb és újabb környezethez adaptálódik

Felhasznált irodalom:

mm

Dérer Patri

Szenvedélyes túra és növénykedvelő, megszállott utazó vagyok. Az ELTE-n végeztem biológus és orosz szakokon. Keresem a lehetőségeket, hol tudok a természetvédelemért a legtöbbet tenni.

You may also like...