Flere fiskearter har tilpasset sig barske miljøer ved hjælp af den samme mekanisme, hvilket sætter spørgsmålstegn ved evolutionære chancer, ifølge en undersøgelse fra Kansas State University og Washington State University.
Michi Tobler, lektor, Ryan Greenway, doktorgraduat i maj 2019, og Nick Barts, doktorgradsstuderende, alle i Division of Biology; Joanna Kelley, lektor ved Washington State University; og mange yderligere samarbejdspartnere har for nylig offentliggjort en artikel om gentagne tilpasninger til ekstreme miljøer i Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Vi forsøger at forstå, hvordan evolution og tilpasning fungerer," sagde Tobler. "Vi faldt over disse fisk, der lever i dette meget giftige vand. Det er så giftigt, at det dræber de fleste andre levende ting ved at binde sig til et enzym i mitokondrierne - cellernes kraftcenter - og lukker for energiproduktion på celleniveau."
Bækkene har høje koncentrationer af svovlbrinte, en gas, der er naturligt opløst i vandet. Tobler og hans samarbejdspartnere fandt mindst 10 forskellige slægter af fisk, der har tilpasset sig til at leve i det ekstreme miljø.
"Hvorvidt befolkninger tager samme vej til at tilpasse sig nye miljøer eller ej, er et langvarigt spørgsmål inden for evolutionær biologi," sagde Kelly. "Vores forskning viser, at de samme veje er blevet ændret i flere forskellige arter af svovlbrinte-tilpassede fisk."
Alle 10 tilpasset, uanset placering, ved hjælp af den samme mekanisme: justering af enzymet, så giftstoffet ikke kan binde sig til det.
"Det fede ved disse enzymer er, at alle organismer har dem," sagde Tobler. "Vi har dem. Svampe har dem. Planter har dem. Det er den universelle måde at lave energi på. Alligevel er det denne ældgamle vej, der har været bevaret så længe, som er modificeret i disse fisk."
Ifølge Tobler øgede fiskene også en eksisterende afgiftningsmekanisme inde i mitokondrierne, så de kan slippe af med svovlbrinte hurtigere og overleve, når andre ikke-tilpassede fisk i samme art ikke kan overleve i det giftige vand. De mange slægter af fisk med denne evne sætter spørgsmålstegn ved et synspunkt foreslået af evolutionsbiolog Stephen Gould, at hvis evolutionen gentog sig selv, ville det føre til forskellige resultater hver gang.
"For 30 år siden sagde Gould 'hvis du kunne spole livets bånd tilbage, ville du få et andet resultat hver eneste gang', hvilket betyder, at evolutionen ikke ville finde de samme adaptive løsninger hver gang," sagde Tobler."Det, vi faktisk fandt i alle disse slægter - hvor livets bånd er blevet afspillet, da de blev udsat for de samme kilder til udvælgelse - er, at evolutionen faktisk udfolder sig på meget lignende måder. Jeg tror, det fortæller os noget meget grundlæggende om, hvordan organismer tilpasse sig, og at adaptive løsninger muligvis er begrænsede."
Forskerne er i stand til at sammenligne fiskene med den tilpasning, der lever i det giftige vand, med forfædre, der lever i det normale miljø, fordi der ikke er en barriere mellem levesteder. Tobler sagde, at som en konsekvens af, at fiskene tilpasser sig det giftige miljø, udvikler de sig faktisk til en ny art. Hans kandidatstuderende har yderligere forskning i vente.
Toblers laboratorium er finansieret af National Science Foundation og U. S. Army Research Office.
