Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Dissecting evolutionary rates across time: Bridging micro- and macroevolution (DETERMINE)

Alternativ tittel: Evolusjon på ulike tidsskalaer: Syntese av mikro- og makroevolusjon.

Tildelt: kr 7,0 mill.

Studier av fossiler er forskeres fremste mulighet til å forstå hvordan livet på jorda har endret seg over lange tidsrom. Ikke minst gjør studier av fossiler det mulig å forstå hvordan tidligere endringer i miljøet har påvirket evolusjonen av ulike livsformer. Det er en vanlig oppfatning at mange arter endrer seg tilsynelatende lite i det fossile materiale, ofte over millioner av år. Studerer man evolusjon på nålevende populasjoner er det derimot vanlig å observere store evolusjonære endringer. Dette forskningsprosjektet vil undersøke hvorfor evolusjonsraten tilsynelatende virker forskjellig på korte og lange tidsskalaer. Det er også en målsetting å kunne peke ut enkeltarter eller grupper av arter som har vært spesielt raske eller spesielt trege til å endre seg når levemiljøet er i endring. Et av formålene med prosjektet er å finne fram til faktorer som enten øker eller begrenser evnen til arter å respondere på endringer i miljøet sitt. Dette vil lære oss mer om hvilke arter vi kan forvente vil klare å endre seg i takt med de pågående klimaendringene. Ikke mist vil vi kunne identifisere arter som sannsynligvis vil få vanskeligheter med å tilpasse seg nye miljøforhold raskt nok for å overleve. En stor analyse av hvordan flere hundre arter i det fossile materiale endrer seg over tid fant at et overraskende resultat: Mengden evolusjon som foregår i arter som endrer seg i en og samme retning over tid (som for eksempel er vanlig ved artsdannelse) er lik den fram-og-tilbake-evolusjonen som karakteriserer evolusjonen av arter uten at artsdannelse er sluttresultatet. Dette funnet bryter med de rådende teoriene innen feltet, og publikasjonen der resultatene ble lagt fram ble trukket fram i tidsskriftet Nature som et spesiell interessant funn. En ny stor analyse av flere hundre arter i det fossile materialet testet hypotesen om at morfologisk stasis (det at arter over tid viser liten evolusjonær endring) skyldes at arter er perfekt tilpasset et miljø som forholder seg uendret over lang tid. Resultatene gir ingen støtte til denne hypotesen. Artene som ble studert viste langt større fluktuasjoner (fram-og-tilbake-evolusjon, se forrige avsnitt) i morfologien (trekkene) sine enn hva en slik hypotese predikerer. Dette tyder på at morfologisk stasis ikke kan forklares med hyperstabile miljøer, og at andre forklaringer må testes for å forklare morfologisk stasis. Studien støtter opp om hypotesen om at stasis i det fossile materialet inneholder mer evolusjon enn tidligere antatt. Det er kjent at arters økologi fører til seleksjon og evolusjon, som igjen gjør at arter kan endre sin økologi. Men er det mulig å studere langtids-konsekvenser av slike økologiske endringer i arter i det fossile materialet? En ny studies fra prosjektet viser at dette er mulig. Studien inneholder en ny modell for hvordan evolusjon foregår når en populasjon kommer inn i et helt nytt økologisk miljø. Denne modellen ble så testet på data fra det fossile materiale, sammen med en rekke andre modeller, og den nye «økologiske» modellen predikerte den observerte evolusjonen i det fossile materiale bedre enn de andre modellene for noen av datasettene. Studiet viser hvordan økologisk og evolusjonær teori er mulig å studere i detalj i det fossile materialet. Studien er også et eksempel på hvordan enkelte arter endrer seg raskt i nye miljøer, men at evolusjonsraten daler etter hvert som arten har tilbrakt lenger tid i sitt nye miljø. Er artsdannelse forbundet med raskere evolusjon enn vanlig? Dette er et stridstema innen evolusjonsbiologien. Studier av mosdyrslekten Metrarabdotos har lenge blitt pekt på som de mest overbevisende eksemplene på hvordan evolusjonen «girer opp» når nye arter dannes. Disse studiene er å finne i lærebøker både innen evolusjonsbiologi og paleontologi. Vi tok en titt på de originale dataene og måten de var blitt analysert på. I en ny studie påpeker vi store metodologiske feil og svakheter samtidig som vi reanalyserer dataene på en måte som unngår de metodologiske svakhetene. Vi finner i vår studie ingen tendens til at evolusjonen skjer raskere ved dannelsen an nye arter sammenliknet med hvordan arter som allerede eksisterer endrer seg. Studien vår gir altså støtte til hypotesen om at artsdannelse skjer via «normal» evolusjon og at det således ikke er noe spesielt med evolusjonsprosessen ved artsdannelse. To studier fra prosjektet er i sluttfasen. Begge handler om hvorvidt variasjon innen en populasjon kan predikere hvor mye evolusjon som skjer framover i tid. Det ene studiet benytter seg av fossile mosdyr som modellorganisme, mens det andre benytter seg av et stort materiale samlet inn fra litteraturen.Foreløpige resultater tyder på en overraskende klar sammenheng mellom variasjonen innad i en populasjon og mengden evolusjon. Grunnen til at dette er overraskende er fordi signalet ser ut til å være til stede i dataene selv over tidsintervaller på mer enn en million år.

Prosjektet har resultert i en rekke artikler i velrennomerte journaler. Noen av artiklene har også vakt oppsikt blant internasjonale kollegaer. Erfaringer med og resultatene fra prosjektet har vært svært avgjørende for at PI vant fram i konkurransen om en ERC starting grant i 2020. Arthur Porto har skaffet seg en fast stilling ved Louisiana State University kort tid etter sin postdoktor-stilling på prosjektet. Flere av studiene fra prosjektet har analysert fossile data på nye måter og ofte kommet til motsatte konklusjoner enn rådende konsensus. Vi håper at noen av disse resultatene kan, på sikt, føre til en økt debatt om hvor mye og hva slags type evolusjon som er mulig å observere i fossile data. Prosjektet har også utviklet nye statistiske metoder og programvare for å analysere fossile data. Vi tror og håper prosjektet har åpnet øynene hos en del kollegaer innen fagfeltet for hvilke muligheter som åpner seg ved å benytte seg av disse metodiske og teknologiske nyvinningene.

Species are currently experiencing environmental changes due to anthropogenic influence, changes that will continue for unknown time spans. Fossils are the only data we have to understand how earlier life forms have coped with previous changes in their environment. Given this backdrop, there is something deeply disconcerting about the current state of knowledge on how we understand the evolutionary potential of species over different time scales. A dominating view of the fossil record is that species remain very similar during their existence, with changes mainly happening during speciation events. This pattern contrasts with the enormous potential for evolution observed on shorter time scales. In short, why do we observe so little evolutionary change in the fossil record when we have been able to produce substantial evolutionary change over only a few generations in the lab? The DETERMINE project will use a combination of conceptually novel approaches together with more established methodology to investigate whether the evolutionary potential of species is actually different across time. Part of the project involves analyzing hundreds of ancestor-descendent time series. This will allow us to understand if evolution is truly different across time scales. The same data will also enable us to identify species that are exceptional evolvers. These taxa will be used as case studies for understanding if fast evolvers share certain characteristics that enable them to evolve more quickly compared to other species. A new model system of fossils will also be studied to better understand how different constraints on the evolutionary process breaks down over time. Results from the DETEMINE project will reduce the divide between our understanding of evolution on short (microevolution) and long timescales (macroevolution), and will enable better predictions on how species can be expected to cope with the ongoing global environmental changes over different time intervals.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder