10 Betydande senaste evolutionära upptäckter

Evolutionsteorin via naturligt urval förvandlade helt vetenskapsvärlden för 150 år sedan och dess förgreningar krusade över alla aspekter av livet, inklusive politik och religion. Det är lika väl accepterat i biologins värld som jorden som kretsar solen är i astronomi, men är kanske den mest socialt splittrande frågan i vetenskapen. Medan utvecklingen av verkligheten är välkänd finns det mycket detalj att räkna ut i sin 3,5 miljarder årshistoria. Det här är tio av de viktigaste upptäckterna från det senaste decenniet som hjälper vetenskapen att fylla i bilden.

10

Butterfly Supergenes

Discovery: Butterfly supergener visar okänd arvsmetod

Fjärilarterna Heliconius numata har länge visat sig ett mysterium. Dess befolkning hade sju olika diskreta vinge-mönster, var och en specificerad av en kombination av många olika gener. När föräldrar med olika vinge mönstringsgener får blandas och sprids ut och dessa mönster ska snabbt gå ihop. Den traditionella mendeliska arvsmodellen vi alla lärde oss i skolan bryts ner där flera gener är involverade.

Ett team av brittiska och franska biologer upptäckte i 2011 närvaron av vad de kallade en supergen, ett kluster av arton gener gick ner i en enda enhet. I stället för att ha en blandning av gener från varje förälder, arv avkomma ärftliga dominanta och recessiva supergener, vilket gör det möjligt för den diskreta egenskapen att fortsätta. Fjärilen rymmer andra mysterier, till exempel Varför sju mönster används för att skrämma fåglar, när man normalt skulle räcka, men åtminstone den på vilket sätt har knäckt.

9

Humanzees

Discovery: Mänskliga och chimpanser interbreeding

Det är välkänt att chimpanser är mänsklighetens närmaste efterlevande släkting. Crossbreeding de två arterna har fascinerat fantasin i över hundra år [http://en.wikipedia.org/wiki/Humanzee] och teorierna överflödar försök från sovjetiska forskare. Det finns några som tror på en mänsklig-chimpans hybrid som heter Oliver överlevde till förra året, även om DNA-testning har visat att han bara var en vanlig chimpans som visade mänskliga egenskaper.

Lyckligtvis för många av internetets quirkier invånare, tyder genetisk analys från 2006 på att mänskliga och chimpansiska förfäder fortsatte att interbreed efter deras första splittring för 6,3 miljoner år sedan. Faktum är att det uppenbarligen var så varmt att de såg lämpliga att hålla på sig i 1,2 miljoner år. Dessa resultat var oväntade och kan öppna upp en ny utforskningsplats för livets historia. Som studieförfattare förklarade David Reich: "Att sådana evolutionära händelser inte har upplevts oftare hos djurarter kan helt enkelt bero på att vi inte letat efter dem."

8

Old Bat

Discovery: Decennier gammal bat mysterium löses slutligen av fascinerande fossil

Fladdermöss är den näst största beställningen av däggdjur, som står för en femtedel av alla däggdjursarter. De är de enda däggdjur som har utvecklat full flyg och kan använda echolocation till en nivå som inte överensstämmer med någon annan jordboende varelse. Dessa arketypiska drag har varit föremål för ett långvarigt mysterium inom biologi - som kom först? (För den relaterade frågan är det tydligen kycklingen).

Ett par fossiler upptäckt i Wyoming 2003, en del av en ny art som heter Onychonycteris finneyi, har många udda funktioner. Den har klor på alla fem fingrarna, jämfört med den ena eller två som finns på moderna fladdermöss, eventuellt som en anpassning för klättring i skogen. Ännu viktigare har den kapacitet för flygning utan förmåga att eko-lokalisera, bekräftar flygningen kom först. Genom att gå med i dussintals och dussintals andra övergångsfossiler som är helt osynliga för creationists, avslutar det femtio miljoner åriga exemplet decennier av spekulation bland forskare.

7

Tiktaalik

Discovery: Tiktaalik ger en saknad länk mellan fisk och markdjur

En av de djupaste övergångarna i livets historia var flytten från vatten till land. Tetrapod är namnet på de första varelserna att lämna vattnet och namnet betyder fyra extremiteter. De första tetrapoderna är förfäderna till alla levande reptiler, amfibier, fåglar och däggdjur. Forskare har länge förstått att tetrapoder utvecklats från lobefiskad fisk, det mest kända exemplet är antagligen coelacanth. Under lång tid fanns det emellertid inga bevis som visade när de mjuka köttiga fenorna började bli beniga ben, med uppskattningar hela 400-350 miljoner år sedan.

Tiktaalik, upptäckt 2004 i Nunavut, Kanada, ändrade allt detta. Märkat en saknad länk, Tikaalik var den första fossilen som fortfarande är en fisk men visade början av siffror, handleder, armbågar och axlar. Det handlar om övergång som fossil kan vara. Tiktaalik är lika djupt övergångsrikt som en fossil burk och kallades en fiskapod av en av dess upptäckare. Fishapod nano- och fishapod-klassikerna är fortfarande blygsamma.

6

löss

Discovery: Lice erbjuder ett nytt fönster i däggdjurshistoria

Förskott i genetisk testning har öppnat fönster i det förflutna som var oströmmat för ungefär 50 år sedan. Lus, som har varit irriterande mänskliga skaltor i tiotusentals år, erbjuder en unik metod att utnyttja detta. Löss är specialister med klor som är anpassade till sin värd, så när lösspecifika måltider utvecklas till en ny art följer lössen kostym. Denna precision i lösspecifikation innebär att lusfamiljsträd baserat på DNA kan dateras exakt med bara några fossiler för att fungera som ankare.

DNA-testning av löss gjordes av ett (förmodligen riktigt kliande) team av forskare vid Londons Natural History Museum, vilket gav implikationer för vår kunskap om utvecklingen av fåglar och däggdjur.Forskarna fann att fågel- och däggdjursluckor började diversifiera före dinosaurs utrotning, vilket tyder på att däggdjur, i motsats till den rådande teorin, kanske har bildat några av dagens större grupper före utrotningen av dinosaurierna. Alternativet men lika grym möjlighet är att våra löss kommer från en släkt som brukade äta dinosaurs blod.

5

Giant Amoeba

Discovery: Giant amoeba tvivlar på när det symmetriska livet har sitt ursprung

Ett av de tidigaste grundläggande egenskaperna att utvecklas i djurriket är bilateralismens. Om du delar en människa i två från topp till botten genom mitten kommer du för det mesta att ha samma saker på båda sidor. Du kan halvera allt från flatmaskar till hajar till elefanter för att hitta samma spegelbild, men du skulle få en stor röra och frågor att svara efteråt, men du skulle visa att bilateral symmetri finns överallt. En sådan nyckelfärdighet har varit föremål för mycket spekulation när det uppstod, och några av de bästa exemplen på bevis var 550 miljoner år gamla sjöbanor. Skapandet av dessa speciella spår av varelser som rör sig i en rak linje troddes endast möjligt av varelser med två halvor.

En 2007-upptäckt av forskare från University of Texas kastade allvarliga tvivel på dessa slutsatser. Samtidigt som du dyker utanför Bahamas kust (sucky jobbet vet vi), dr Mikhail V. Matz och hans team filmade en tums bred amoeba, en singelcellad varelse som rullade längs havsbotten. Varelsen driver sig genom att utsöndra protoplasma och har en vattenfylld kärna för att bibehålla sin form. Det lämnade spår påfallande liknar de som finns i fossiler, vilket tyder på att bilateralismen faktiskt kan ha utvecklat tiotals miljoner år senare än första tanke.

4

Neanderthal Genome Project

Discovery: Neanderthal genomprojektet antyder att vi är relaterade

Neanderthals är den art som var nästan oss. Det finns bevis för att de var lika intelligenta som människor, fysiskt starkare och hade utvecklat många aspekter av kulturen före deras utrotning mindre än 30 000 år sedan. Eftersom de dog ut så nyligen har det varit möjligt att isolera deras DNA. Under 2010 publicerade ett lag från Tysklands Max Planck-institut ett utkast till sekvens av Neanderthal genomet mindre än ett årtionde efter att kartläggningen av det mänskliga genomet var avslutat.

Den sexigaste rubriken plockade upp vid den tiden var att en till fyra procent av DNA i moderna människor kunde spåras till neanderthaler, vilket kan vara tecken på interbreeding mellan de två. Ett papper som publicerades förra året tvivlar på denna slutsats, vilket föreslår en gemensam förfader som ursprunget för dessa delade gener, men den ursprungliga forskaren står vid den jiggy-with-it-hypotesen och har publicerat ett annat papper för att stödja det.

Öppna frågor är vetenskapens livsnivå och det här är osannolikt att det inte kommer att slutgiltigt avgöras under en tid. Det viktigaste att ta bort från detta är dock att Neanderthals inte var för olikt alls.

3

Lucy's Baby

Discovery: Lucy's Baby stjäl Lucys åska

Den mest kända tidiga mänskliga förfader är förmodligen Lucy, det 3,2 miljoner år gamla skelet som hittades 1974. Även om endast fyrtio procent slutfördes blev Lucy synonymt med mänsklighetens födelse. Hennes art, Australopithecus afarensis, var vid den tiden den äldsta känd från tiden efter att vi delade upp från vår gemensamma förfader med schimpanser. Ändå blev Lucys åska stulen av upptäckten av en annan Australopithecus afarensis fossil 2006.

Trots att Lucy hade tiotusentals år förutspådde den nya fossilen ändå Lucys barn. Barnet var förmodligen kvinnligt och trodde att det hade dött omkring tre års ålder. Att vara ett barnskelett gör det extremt sällsynt. Det är också mer komplett än Lucy. Barnet, som fortfarande var i åldersgruppen, kommer att öka kraftigt för vår kunskap om mänskliga anor, men det är svårt att inte röra sig av beskrivningarna av små fingrar och ett knäpplock som inte är större än en torkad ärt.

2

Äldsta förfader

Discovery: Ardi är äldsta mänskliga förfader som någonsin hittats

Medan vi är föremål för att stjäla Lucys åska möter vi Ardi, den fossil som stal Lucys krona som den äldsta kända förmodligen mänskliga förfader år 2009. Ardi var en lungrad hjärta av 110 lb och hon predicerar Lucy med mer än en miljon år. Hon hittades med resterna av trettiofem andra personer. En del av en ny art, Ardipithecus ramidus, Ardi hittades faktiskt år 1994 men det var först 2009, efter ett decennium och en noggrann analys, att konsekvenserna blev kända.

Sedan Charles Darwin tid var det en populär uppfattning att vår gemensamma förfader med chimpanser skulle vara som, ja, chimpanser. Men chimpanser har haft så lång tid att utvecklas som vi har och det finns ingen riktig anledning att tro att våra förfäder skulle vara närmare oss - Ardi kastar ett slutgiltigt slag mot den gamla ideen. Hon visar en oväntad blandning av egenskaper både avancerade och primitiva, till skillnad från chimpanser eller gorillor. Som anatomist Owen Lovejoy, som analyserade delar av Ardi, sätter den, visar hon ett "stort mellanstadium i vår utveckling som ingen visste om." Och om det finns ett bidrag till vetenskapen som är större än någon annan, är det väldigt mycket som ingen tidigare visste handla om.

1

Skräp-DNA

Discovery: Skräp DNA är ju inte skräp

När det mänskliga genomprojektets första utkast presenterades 2000 var nittiosju sju procent av de 3,2 miljarder baserna i sekvensen utan uppenbar funktion. DNA: s primära funktion är att tillhandahålla mönster för proteiner, information som lagras i gener, men dessa utgör bara tre procent av en DNA-sträng. Forskare hade länge känt för detta icke-kodande DNA och beskrivningen "skräp" för att beskriva att den var myntad tillbaka 1972.Ännu nobelpristagare Francis Crick, co-upptäckare av dubbel-helixen, citerades som att de flesta av nyckeln till livet var "lite mer än skräp".

I september 2012 publicerade det internationella Encode-projektet en karta över fyra miljoner växlar som finns i skräp-DNA, växlar som reglerar de proteinkodande generna. Forskare från projektet säger att upp till 80 procent av DNA-sekvensen kan tilldelas någon form av biokemisk funktion. Mindre än ett halvt år visar resultaten av denna förändring i tänkandet redan: Forskare från MIT har identifierat en del av icke-kodande DNA som är grundläggande för utvecklingen av hjärtceller, medan andra forskare har funnit mutationer i icke-kodande DNA som verkar vara en viktig orsak till hudcancer. Båda dessa upptäckter har potentiella medicinska tillämpningar och forskare kan sannolikt bara skrapa ytan.