Микроэволюцийн хязгаар
(The Limits of Microevolution)
Бидний хүлээн зөвшөөрдөгчлөн зүйл дотоодын микроэволюци (intraspecific microevolution) нь байгальд цөөнгүй явагдана. Нэгэн зүйлийн бодгаль орчины өөрчлөлт юмуу паразит (шимэгч)-ийн довтолгоо зэрэг гадны нөлөөгөөр стресс авахад, тухайн бодгалийн генетик код(genetic code) нь тийм стрессийн нөлөөг багасгахын тулд ‘асах унтрах(on-off)’ товчыг ашигладаг.
Хувьсалийн онолчид нь макроэволюци(macroevolution) ба микроэволюци(microevolution) нь ижилхэн гэж хэлдэг. Өөрөөр хэлбэл, микроэволюцийн өөрчлөлтүүд нь хэдэн мянган сая жил өнгөрөхөд , бүрэн цоо шинэ хувьссан зүйл үүсдэг гэдэг.(жишээ нь загас дөрвөн хөлтэй амьтан болно гэх мэт)
Гэвч энэ бичлэгт цааш тайлбарлах зүйлд, хоёр янзын учир шалтгаанаар ижил зүйл дотоодын микроэволюци нь зүйлийг давсан макроэволюцийн үр дүнг авчрахгүй болохыг батлах юм.
1) Микроэволюцийн өөрчлөлт нь түүнээс цааш өөр өөрчлөлт гарах боломжгүй ‘максимум утга(ceiling)’-д тулгарах хүртэл явагдана. 2) Нэгэн зүйлийн бодгаль нэгэн хэсэг дотор л микроэволюци явагдахад бусад хэсгүүдэд бууралт(decline) явагддаг. Хэрэв нэг амьд бие паразитийн эсрэг эсэргүүцэл нэмэгдэхтэй адил хөгжсөн чадвараар микроэволюци явагдахад, үүний төлбөрөөр амьдрах хугацаа нь багасах, сул дорой болох, жижгэрэх эсвэл илүү цөөн үр удамыг үлдээх зэрэг ажиллагаа явагдана гэсэн үг юм. Энэ нь ‘дасан зохицохын төлбөр(fitness cost)’ эсвэл ‘дасан зохицохын солилцоо(fitness trade-off)’ хэмээн нэрлэгддэг.(Buckling et al. 2003:2107)
Байгаль дээр илүү олон төрлийн зүйлүүд нь нэгэн нийтлэг эхлэл цэгээс ийш тийш таран явж өөр экологийн бүс(цөл, ой, тундр, уулын бүс гэх мэт)-ийг эзлэн явахдаа микроэволюцийн өөрчлөлтүүдээ явуулдаг. Цаг хугацаа өнгөрч, тэдний генетик бүтцийн дотор өөр асах унтрах(on-off) товчлуур ажиллах нь өөр төрөл(strains) болж хуваагдахад нөлөөлнө. Гэвч ийм экологийн тохирох байр(niche)нд зүйл нь өөр зүйлтэй харьцуулахад хөгжсөн явдал биш юм. Тус тусдаа энгийн онцлогтой экологийн шаардлагад л тулахаар дасан зохицсон юм. Энгүс Боклинг(Angus Buckling) ба Мэтюү Вилл(Matthew Wills, Английн Ватт дээд сургуулийн биологи химийн ангийн эрхлэгч), Никк Коллграви(Nick Colegrave, Шотланд ЭдинБорро дээд сургуулийн эс, амьтан, биоценоз (бүлгэмдэл) биологи судалгааны газар) нь энэ үнэнийг шалгахын тулд бактер болох Pseudomonas fluorescens-ийн тухай судалгаа шинжилгээ явуулжээ.
Гурван судлаачид нь P. fluorescens-ийн клончлогдсон(генээрээ ижил) 6-н бүлэг зүйлийг(batches) авч, лаборатор дотор өөр экологийн орчинд суулгажээ. Тус бүр өөр экологийн орчинд нөлөөнд автсан зүйлүүд өөрчлөгдөж хөгжсөн зүйл болж микроэволюци явагдсанаас гадна, харин ч судлаачид дараахтай ижил зүйлийг харах болжээ.
“Таамагласан шиг тус бүрдээ цаг хугацаа өнгөрснөөр дасан зохицох чадвар нь нэмэгджээ. Гэвч олон янз болох(diversify) чадвар нь харагдахуйц томоор багасчээ.... ийм үр дүн нь экологийн бүсийн олох онцлог(specialization)т олон янз болох чадвараа алдах төлбөрийг төлсөн гэдгийг харуулж байна ”(lbid). Дасан зохицох солилцоо(fitness trade-off) ажилсан болно.
Олон янзын экологийн бүсэд өөрчлөгдөх P.fluorescens-ийн чадвар нь нэгэн төрлийн микроэволюцийн дэвшил юм. Гэвч тэр нь үргэлж төлбөр төлөгдөнө. Эрдэмтэд “хувьсал нь дасан зохицоход хүнд бэрх бүс(rugged fitness landscapes)д явагдах үед, адаптаци(adaptation, Дасан зохицох) нь тухайн популяцийн олон янз болох чадварыг дарж хязгаарлаж байгаа мэт харагдаж байна” гэж нийтэлжээ.(lbid.) 6-н бодгаль буюу бактерууд бүгд өөр өөр орчинд хуваарилагдсан. Тэгээд бодгалиуд тус бүр шинэ орчинд 6 удаа зөөгдсөн. Судлаачид дараах нийтлэл хийжээ.
“бүх орчинд, 6 удаа зөөгдсний хойно олон янз байдал нь өмнөх өвгийн олон янз байдлаас маш их хэмжээгээр хасагджээ. Тэгээд зөөгдсөн тоо болоод олон янз байдалын хооронд урвуу хамааралтай харьцаа бий болсон”(lbid.2108).
Энгийнээр хэлбэл, шинэ орчин дахь бактеруудын шилжилт багасч илүү багассан олон янз болох чадвартай болжээ.(энэ нь шинэ орчинд тавигдвал илүү олон янз байдал ба өөр том чадвартай болно гэсэн Дарвиний таамаглалтай эсрэгцэнэ.) дасан зохицоогүй орчинд аваачигдсан тоо их байвал их байх тусам олон янз байдал нь багасна. Энэ л бид шууд ажиглаж болохоор дасан зохицох төлбөрийн улмаас саад тотгортой учирсан микроэволюци юм. Тиймээ. Бодгалиуд дасан зохицож шинэ орчинд амьдрах чадвартай болсон. Гэвч тэд төлбөр төлжээ.
Судлаачид ийнхүү нийтэлжээ.
“генотипийн дасан зохицол(Fitness off genotypes) нь хугацаа өнгөрөхөд үнэхээр үр удамд нь нэмэгдсэн. Гэвч дасан зохицол ба олон янз байдалын чадварын хооронд харьцангуй эсрэгцэх харилцааны хэлбэр байсан.”(lbid.)
Тэд ингэж дүгнэжээ.
“дасан зохицол нь генетикээр олон янз болох бактерын генотип(genotypes)ын чадварыг хязгаарлаж чадна. Энэ нь энгийн хувьсал эсвэл хувьсах чадвар(evolvability)-ын дотоод индэгдэлээс болсон хувьсалийн үр дүн хэрхэвч биш. Энэ нь орчин болоод дасан зохицохоос хамаарсан байна.”
Бодгаль нь дасан зохицох эсвэл олон янз байдалтай болж чадна. Гэвч хоёуланг нь хамтад нь хийж чадахгүй. Хувьсалийн онолчид нь дасан зохицох төлбөргүйгээр хоёулаа явагдахыг таамаглаж байна. Хугацаа өнгөрч P.flourescens-ийн бодгалиуд нь дасан зохицож, нэгэн нийтлэг өвгөөс хувьссаар ирсэн шинэ, шинчлэгдсэн, ялгарсан зүйл болох хүртэл олон янзын өөрчлөлт явагдсаар байх ёстой. Гэвч тийм зүйл болоогүй, болох ч боломжгүй. Хязгаардаа тулсан байсан учраас юм.
Бичигч : * Stephen Caesar holds his master’s degree in anthropology/archaeology from
Harvard. He is a staff member at Associates for Biblical Research and the author of
the e-book The Bible Encounters Modern Science, available at www.1stbooks.com
Reference :
Buckling, A., et al. 2003. 'Adaptation Limits Diversification of Experimental Bacterial
Populations.” Science 302, no. 5653.
