دانشمندان در آزمایشی شگفت‌انگیز تکامل حلزون‌ها را درطول ۳۰ سال مشاهده کردند

دانشمندان توانستند در آزمایشی که ۳۰ سال طول کشید، تکامل یک گونه‌ی حلزون در زیستگاه جدید برای شبیه‌شدن به حلزون‌های منطقه را مشاهده کنند.

پری وینکل سرسخت (Littorina saxatilis) گونه‌ی کوچکی از حلزون دریایی است که در سواحل اطراف اقیانوس اطلس شمالی زیاد دیده می‌شود. سواحل محل زیست پری وینکل سرسخت، شامل جزایر کوستر سوئد و جزایر صخره‌ای آنجا معروف به‌ «اسکری» می‌شود؛ جایی که یک جلبک سمی در سال ۱۹۸۸ بخش بزرگی از جمعیت حلزون‌ها را از بین برد.

با از‌بین‌رفتن تعداد زیادی از حلزون‌ها، زمینه برای آزمایش تکاملی طولانی‌مدت فراهم شد. در سال ۱۹۹۲، کرستین یوهانسون، بوم‌شناس دریایی از دانشگاه گوتنبرگ، ۷۰۰ حلزون را دوباره به اسکری که جمعیت حلزون آن از بین رفته بود، وارد کرد.

جوهانسون در آزمایش خود فقط جمعیت از‌دست‌رفته‌ی حلزون‌ها را با همان حلزون‌های قبلی جایگزین نکرد. در عوض، او حلزون‌ها را با یک «اکوتیپ» متفاوت که به‌وسیله‌ی زیستگاهی متفاوت شکل گرفته بود، پیوند زد تا دریابد آیا حلزون‌های جدید در طول زمان ویژگی‌های ساکنان اصلی اسکری را تکامل می‌دهند یا خیر.

همان‌طور که انتظار می‌رفت، در طول چند ده نسل، مستعمره‌نشین‌های جدید مسیری کاملاً مشابه با پیشینیان را که توسط همان زیستگاه شکل گرفته بود، طی کردند. محققان به‌طور دقیق تغییرات ظاهر و ژنتیک حلزون‌ها را پیش‌بینی و نمونه‌ای جذاب از تکامل در عمل را ارائه کردند.

پری وینکل سرسخت در منطقه‌ی جزایر کوستر به‌‌دلیل فشارهای محیطی که هر جمعیت با آن مواجه است، چندین شکل اکوتیپ مختلف را به خود گرفته است. اکوتیپ به‌اصطلاح خرچنگ در مناطقی زندگی می‌کند که توسط خرچنگ‌ها شکار می‌شوند؛ پس این اکوتیپ محتاط‌تر است و پوسته‌های بزرگ‌تر و ضخیم‌تر بدون طرح و با دهانه‌های نسبتاً کوچک‌تر را رشد داده است.

گروه دیگری که به نام اکوتیپ موج شناخته می‌شود روی صخره‌ها دور از خرچنگ‌ها زندگی می‌کنند؛ اما در عوض در معرض امواج هستند. این حلزون‌ها بسیار بی‌پرواتر و کوچک‌تر هستند و پوسته‌های نازک‌تر و طرح‌دار و دهانه‌های نسبتاً بزرگ‌تری دارند.

قبل از سال ۱۹۸۸، اکوتیپ موج در جزیره‌ای صخره‌ای که فقط سه متر طول دارد، زندگی می‌کرد. اما پس از آنکه آن‌ها دراثر شکوفایی جلبک‌ها از بین رفتند، جوهانسون و تیمش حلزون‌های ازدست‌رفته را با حلزون‌هایی از اکوتیپ خرچنگ جایگزین کردند تا دریابند آیا حلزون‌های جدید شبیه حلزون‌های موج می‌شوند یا خیر.

عکاس: Kerstin Johannesson

تیم تحقیقاتی سه نوع تغییر را در حلزون‌ها زیر نظر گرفت. اول ظاهر بود که انتظار می‌رفت میانگین طول، ضخامت، رنگ، الگو و برآمدگی پوسته‌ی حلزون‌ها از اکوتیپ‌های خرچنگ به اکوتیپ‌های موج تغییر کند.

با توجه به اینکه حلزون‌ها با سرعت یک یا دو نسل در سال تولید‌مثل می‌کنند، تغییرات ظاهری یا فنوتیپ‌ها به سرعت آشکار شدند. پوسته‌های حلزون‌ها از بژ به طیف وسیع‌تری از رنگ‌ها تغییر کرد، نازک‌تر و صاف‌تر شد و دارای دهانه‌ها و نوک‌های پهن‌تر و فاقد تیزی بود.

انواع دیگر تغییرات تحت نظارت، تنوع ژنی (احتمال وجود گونه‌های خاص در مکان‌های تعیین‌شده در ژنوم) و تغییرات ژنتیکی بزرگ‌تر به نام وارونگی کروموزومی بود. همان‌طور که انتظار می‌رفت، هر دو این موارد از اکوتیپ اصلی خرچنگ دور و شبیه جمعیت اکوتیپ موج شد.

تیم تحقیقاتی می‌گوید تکامل قابل‌پیش‌بینی به دلیل چند عامل بوده است. اول اینکه صفات مورد نظر ازقبل در ژنوم اکوتیپ خرچنگ به میزان خیلی کم وجود داشت. علاوه‌بر‌این، جمعیتی از حلزون‌های موج نزدیک که در فاصله‌ی ۱۶۰ متری قرار داشتند، ممکن است ازطریق جریان آب به سمت حلزون‌های خرچنگ رانده شده و ژن‌هایشان را به ترکیب جمعیتی آن‌ها اضافه کرده باشند.

حلزون‌های اکوتیپ خرچنگ برای سازگاری با محیط‌های در‌حال‌تغییر موقعیت خوبی داشتند، اما حیوانات دیگر ممکن است چندان خوش‌شانس نباشند. آنیا وسترام، یکی از نویسندگان مطالعه، می‌گوید: «همه‌ی گونه‌ها به مخزن‌های ژنی بزرگ دسترسی ندارند و تکامل صفات جدید از ابتدا، بسیار آهسته اتفاق می‌افتد.»

وسترام بر چالش‌هایی که بسیاری از گونه‌ها در سازگاری با تغییرات محیطی با آن مواجه هستند، تاکید می‌کند. تنوع ژنتیکی محدود، تکامل و بقای برخی گونه‌ها را در شرایط متغیر دشوارتر می‌کند و او بر اهمیت حفظ زیستگاه‌های مختلف برای حمایت از تنوع ژنتیکی که کمک‌کننده‌‌ی رشد گونه‌ها در میان فشارهای محیطی مداوم است، تأکید می‌کند.

تحقیق در مجله ساینس ادونسز منتشر شده است.