Det var august 2017, få dage før en katastrofal orkan ville feje gennem den lille Caribiske ø-skærgård med tyrker og Caicos, og nogle af beboerne var desværre uforberedte. Mens øboere havde travlt med at udstyre huse eller flyvende ud af landet, manglede mange af de endemiske øefisker de evolutionære koteletter til at håndtere den kommende flod.
Colin Donihue, en National Science Foundation-postdoktor ved Harvard University, og hans kolleger havde netop pakket en undersøgelse, hvor de filmet, fanget og målte tyrker og Caicos-anoler i et forsøg på at se, om en planlagt udryddelse af invasive sorte rotter på øerne ville have nogen indflydelse på øglernes adfærd og kroppe.
Alle gik planmæssigt indtil fire dage efter Donihue rejste. Orkanen Irma ramte tyrkerne og Caicos, før de flyttede nordvest for at strejke Florida-fastlandet, hvorefter dens ødelæggende spor blev fulgt ca. to uger senere af orkanen Maria, der ville fortsætte med at ødelægge Puerto Rico og Dominica.
Forskeren var øjeblikkeligt bekymret over kolleger, der arbejdede med andre aspekter af projektet med rottedyrkning. Men efter at de oprindelige trusler døde, vendte hans tanker sig mod videnskab - firbenundersøgelsen, som han havde hjulpet med at udføre dage før, præsenterede en sjælden mulighed for ikke at bestemme, hvad stormens virkning havde på øglebestanden, men hvilke træk, der var bedst udstyrede firben til at overleve stormen.
”Vi var klar over, at vi var i en unik position efter at have haft øje for disse øgler, ” siger han. Seks uger efter Donihue var tilbage, var han tilbage på øen og gentog sine firbenmålinger.
Placeringen af Pine Cay og Water Cay med hensyn til Hurricanes Irma og Maria. Den 8. september 2017 ramte orkanen Irma direkte tyrker og Caicos (sort cirkel). To uger senere, den 22. september, blev øgruppen i Vestindien igen slået, denne gang af orkanen Maria. (Donihue et al. Kortdata: Google, © 2018 DigitalGlobe) Han og hans kolleger fandt ud af, at mange af firbenene ikke overlevede stormen, og dem, der sandsynligvis havde gjort det takket være de vigtigste forskelle i deres kropsforhold.
Mens anden forskning har set på de virkninger, orkaner har haft på dyr som fugle, frøer og primater, beskæftiger de sig mest med efterspørgslen, da det er vanskeligt for forskere at forudsige stien for fremtidige storme. Donihue siger, at denne nye undersøgelse, der blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Nature , er et førsteklasses kig på før og efter fysiske egenskaber hos en befolkning.
”Det, vi har dokumenteret, er et stærkt tilfælde af naturlig udvælgelse på grund af orkanen, ” siger Donihue.
I begge ture udførte de forskningen ved at gå transekter gennem to små øer i tyrker og Caicos - Pine Cay og Water Cay. De ville fange øgler langs disse stier ved hjælp af lange stænger udstyret med slipknotter i enden. I den første tur tog de omkring 70 firben tilbage til laboratoriet og målte deres forskellige kropsdele.
Anolis-firben har specialiserede applikationer, der sætter dem i stand til at klæbe sig fast på glatte overflader. Forskerne tog makrofotos af applikaderne og målte deres overfladeareal. De fandt ud af, at brugen af de overlevende firben efter orkanen var markant større end dem fra før. (Colin Donihue) På hjemturen siger Donihue, at han var vidne til betydelig ødelæggelse, både for menneskelige strukturer og for træer og vildmark, med tag, der blev sprængt af huse, træer veltet og vegetation fjernet af dens blade. Forskerne arbejdede markant hårdere for at fange nok firben på grund af en relativ mangel på anolerne, men endte til sidst med mere end 90.
I gennemsnit fandt de, at de overlevende var mindre og havde forskellige fysiske egenskaber.
Tåpuderne på deres forben blev omkring 9 procent større, mens deres bagerste tåpuder var ca. 6 procent større. Donihue siger, at større tåpuder ville være kritiske, da de gekko-lignende vedhæng ville give dem et bedre greb på grene eller blade i lyset af vindene på orkanniveauer.
Forskerne fandt, at de overlevendes forben i gennemsnit var omkring 2 procent længere, men de var overraskede over, at bagbenene var omkring 6 procent kortere.
For at finde ud af hvorfor kørte de endnu et eksperiment på de fangede anoler for at se deres overlevelsesstrategier. De løsner vindene på orkaneniveau ved hjælp af en bladblæser på indfangning af anoler på en træ aborre, der ligner en trægren. Øglerne placerede først aborre mellem sig og vinden strømlinede derefter deres krop for at få mindst mulig eksponering for den kunstige kuling. De tappede armene tæt på deres krop og spændte hovedet ned, men forskerne bemærkede, at deres bagerste ben blev iøjnefaldende udsat for vindens fulde kraft.
”Efterhånden som vindhastigheden steg mere og mere, fangede disse bagerste ben mere og mere vind, slags fungerende som sejl, indtil sidst bagbene blev sprængt fra abboren, ” siger Donihue.
(Ingen firben blev skadet i dette eksperiment, og alle blev frigivet til deres punkt med oprindelig indfangning.)
Anolerne ville hænge på med forbenene i et stykke tid, før de blev sprængt af og ind i en polstret væg bag. "Ingen øgler blev skadet, alle blev vendt tilbage til deres indfangningspunkt, " understreger Donihue, men tilføjer, at under den egentlige orkan ville øgler med større bagben være sandsynligvis blevet sprængt ud til havet.
Han siger, at det er muligt, at nogle firben med disse træk blev sprængt ind i fyrretræer og fyrretræer under stormene, men det er usandsynligt. ”Dette er en naturlig markering i handling, ” siger han.
Stillbilleder, der viser firbenens opførsel i simulerede høje vindforhold (Colin Donihue) Martha Muñoz, en biologiprofessor ved Virginia Polytechnic Institute og State University, der studerer firben og salamandere, siger, at undersøgelsen er spændende og "rigtig cool", da den viser et eksempel på evoluering, der forekommer i realtid - noget videnskabelig ikke troede muligt med hvirveldyr, indtil en undersøgelse, der blev offentliggjort i 2006, viste, hvordan tørke kunne påvirke den naturlige selektion blandt Darwins finker.
”Jeg tror, det beriger vores forståelse af, hvordan organismer reagerer og påvirkes af moderne selektivt pres, ” siger Muñoz, der ikke var involveret i Donihues undersøgelse.
Donihue siger, at der skal foretages yderligere undersøgelser for at se, om denne naturlige markering udvides til den næste generation af tyrker og Caicos-anoler, men Muñoz ville ikke blive overrasket over at se en forbedret klamringskapacitet i øglerne bevæger sig fremad.
”Evolution chokkerer os med, hvor hurtigt det kan være, ” siger hun. "Du har kun brug for en generation for at observere evolution, der forekommer selv i hvirveldyr."
Donihue mener, at det er muligt, at anoler kan genvinde deres større bagben, da det i det daglige liv hjælper denne egenskab med at hoppe for at undgå rovdyr eller fange bytte.
”De befinder sig i denne konstante feedback i deres miljø, ” siger han og tilføjer, at dem, der er tilpasset nogle betingelser, måske ikke er i stand til at overleve andre.
David Spiller, en projektforsker ved University of California, Davis, der var involveret i en undersøgelse af virkningerne af orkanerne Irene i 2011 og Sandy i 2012 på befolkningsniveauer af cubanske brune anoler ( anolis sagrei ) på små øer i Bahamas, bekymrer at klimaændringer kan have negativ indflydelse på denne feedback, hvis orkaner bliver hyppigere og bliver mere og mere destruktive som forudsagt.
”Hvis forstyrrelserne bliver endnu hyppigere, vil arterne ikke blive så tilpasset deres miljø, ” siger Spiller, der ikke var involveret i Donihues undersøgelse. ”Det holder dem ude af ligevægt.”
Muñoz er enig: "Hvad hvis de træk, der giver dig mulighed for at overleve en større indflydelse, er i konflikt med de træk, der normalt er under udvælgelse af andre grunde?"
