Jos olisit uhmannut Kiinan Fujianin maakunnan viidakoissa 1900-luvun alussa, eri kertomusten mukaan olisit voinut todistaa hämmästyttävän odottamatonta eläintä: sinistä tiikeriä. Näitä tiikereitä kuvailtiin ”ihmeellisen kauniiksi”, ja niiden ruumiit olivat ” syvän Maltan sävyisiä, ja ne muuttuivat alapuolelta lähes syvän sinisiksi.”Vielä 1950-luvulla metsästäjät kertoivat bonganneensa sinisiä karvojaan muiden Etelä-Kiinan tiikerien perinteisen oranssin Turkin rinnalla poluilla.
sitten siniset tiikerit katosivat. Viimeinen raportoitu havainto oli vuonna 1953, ja siniset tiikerit olivat pian legendojen tavaraa, eikä niiden olemassaoloa todistanut edes säilynyt nahka.
on houkuttelevaa ajatella, että kissojen sinisyys liittyi johonkin virheeseen, joka jätti ne kykenemättömiksi kilpailemaan kirkkaan oranssin sukulaisensa kanssa. Mutta on todennäköisempää, että niiden eriskummallisella takilla ei ollut mitään tekemistä niiden sukupuuton kanssa; oli vain huonoa onnea, että väri syntyi pienessä populaatiossa, joka jatkoi kutistumistaan.
tällainen sattuman evoluutio on neutraalin teorian toimialaa, historiallisesti kiistellyn ajatuksen, jonka mukaan ”vahvimman selviytyminen” ei ole ainoa tai edes yleisin tapa, jolla lajit muuttuvat, jakautuvat tai katoavat. Niin yksinkertaiselta kuin väite kuulostaakin, sen vaikutukset genetiikkaan, evoluutioon, ekologiaan ja jopa biologian ulkopuolisiin tieteenaloihin ovat olleet laajat.
ei niin neutraali teoria
geenivarianttien satunnaista nousua tai laskua populaatiossa kutsutaan geneettiseksi ajautumiseksi. Nykyään se hyväksytään evoluution ja monimuotoisuuden keskeiseksi ajuriksi, mutta niin ei aina ollut. 1960-luvulle asti biologit yleensä katsoivat kaiken vaihtelun johtuvan valikoivista voimista: haitalliset piirteet haittasivat yksilön lisääntymistä varmistaen, että ajan myötä piirteet katoaisivat (negatiivinen tai puhdistava valinta). Toisaalta avuliaat piirteet vahvistivat yksilön jälkeläisten määrää ja nostivat omaa yleisyyttään (positiivista valintaa) — kaikki Charles Darwinin ja Alfred Russel Wallacen luonnonvalinnan periaatteen ennustamana.
tämän jälkeen valkuaisaineilla tehdyt sekvensointitutkimukset paljastivat populaatioissa paljon odotettua enemmän geneettistä vaihtelua. Ajatus siitä, että valinta vaikuttaisi kaikkiin noihin geeneihin yhtä aikaa, punnitsisi niiden vaikutuksia ja valitsisi, mitkä niistä jäisivät tai menisivät, ei istunut oikein joidenkin tiedemiesten mieleen.
vuonna 1968 tunnettu geneetikko Motoo Kimura ehdotti vaihtoehtoista selitystä, jota nykyään kutsutaan neutraaliksi teoriaksi. Kimura esitti, että suurin osa eliöiden välisestä vaihtelusta ei ole edullista eikä epäedullista. Näin ollen suurin osa näkemästämme lajikkeesta ei ole valinnan kätketyn käden tuote, vaan pikemminkin onnen tuote. ”Tarvitaan vain vaihtelua, ja satunnaiset voimat hoitavat loput”, sanoi Armand Leroi, evoluutiobiologi Imperial College Londonista.
Kimuran neutraali teoria molekyylievoluutiosta herätti keskustelua, koska se näytti vesittävän valinnan vaikutusta. Mutta 1900-luvun lopun genomiikan vallankumous ja laajalle levinnyt DNA-sekvensointi vahvistivat Kimuran olevan oikeassa; kirjaimen vaihtamisella toiseen geenin koodissa ei yleensä ole juurikaan vaikutusta.
siitä lähtien neutraali teoria on ollut genetiikan oletusoletus (tai nollahypoteesi). ”Jos haluat osoittaa, että tietty muunnos DNA-sekvenssissä on valittavana, sinun on ensin todella osoitettava, että sitä ei voida selittää vain puolueettomuudella”, Leroi sanoi.
(populaation) koolla on merkitystä
jotkut jatkavat taistelua ajatusta vastaan, että neutraalit voimat ajavat monimuotoisuutta molekyylitasolla, mutta Arizonan osavaltionyliopiston populaatiogeneetikko Parul Johri pitää tätä suuressa määrin väärinymmärryksenä asti sen roolista evoluutiossa. ”Kimura ei koskaan sanonut, että kaikki on neutraalia”, hän sanoi. Olennaista on, kuinka paljon neutraalit voimat ovat muovanneet luonnon monimuotoisuutta. Se riippuu paljolti ryhmän koosta.
Kuvittele 10 linnun populaatio: yksi punainen, yksi vihreä ja kaikki muut ruskeat. Nämä värit eivät ole haitallisia tai hyödyllisiä, joten kaikilla linnuilla on sama mahdollisuus lisääntyä. Sitten tornado tappaa kuusi ruskeaa lintua, puhtaasti sattumalta. Nyt puolet väestöstä on ruskeita, neljännes punaisia ja neljännes vihreitä. Satunnainen tapahtuma aiheutti suuren muutoksen monimuotoisuudessa. Se on geneettistä ajautumista.
Jos ruskeita lintuja olisi ollut 98 ja samoja yksinäisiä punaisia ja vihreitä, katastrofilla ei kuitenkaan olisi ollut yhtä suurta merkitystä. Vaikka tornado olisi tappanut vielä 60% väestöstä, kaikki niistä olisivat olleet ruskeita, 38 ruskeaa lintua olisi selvinnyt värikkäiden lintujen ohella, jolloin populaatio on edelleen 95% ruskea. ”Mitä pienempi populaation koko, sitä suurempi ajautuminen”, Johri sanoi.
osa neutraalin teorian vetovoimaa on, että se on matemaattisesti suoraviivainen. ”Suuri osa teoriasta oli helppoa”, Johri selitti, koska pohjimmiltaan ” kyse on vain todennäköisyydestä.”Joka mahdollisti geneetikkojen ensimmäisen kerran katsoa taaksepäin historiaan: Olettamalla geneettisten muutosten olevan neutraaleja tutkijat pystyivät laskemaan populaation koon menneisyydessä tai määrittämään ryhmän viimeisen yhteisen esi-isän iän.
mutta jotta tällaiset johtopäätökset olisivat tarkkoja, tutkijoiden on yhdistettävä neutraali teoria valinnan vaikutuksiin. Se on ollut ongelma 1970-luvun lopulta lähtien, Johri totesi, koska matematiikka ei ole muuttunut Kimuran kosinnan jälkeisen työnteon jälkeen, vaikka uutta dataa on tulvinut. ”Matemaattinen viitekehys – sen täytyy kehittyä jatkuvasti”, hän sanoi.
juuri siihen hän kollegoineen tähtäsi toukokuussa genetiikan lehdessä. He ehdottivat uutta tilastollista viitekehystä, joka sisälsi sekä neutraalin teorian että puhdistavan valinnan, saattaen matematiikan lähemmäksi todellisuutta.
neutraalin metsän näkeminen puille
vaikka neutraali teoria on enimmäkseen hyväksytty populaatiogenetiikassa, se herättää edelleen kiistelyä muilla aloilla — erityisesti ekologiassa. Perinteisessä ekologiassa lajien nähdään omaavan ainutlaatuisia lokeroita, joissa ne voivat menestyä paremmin kuin muut lajit; mitä enemmän lajityyppejä on, sitä enemmän lajeja voi olla. ”Matemaattisesti se on täsmälleen sama argumentti, jota populaatiogeneetikot käyttivät” geenivarianteista, Leroi sanoi.
Niinpä Stephen Hubbell Kalifornian yliopistosta Los Angelesista sovitti Kimuran puitteet ekologiaan. Vuonna 2001 julkaistussa Hubbellin kirjassa The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography hän esitti, että monet lajit voivat vallata minkä tahansa lajiraon, ja se, pitävätkö ne sitä hallussaan, on viime kädessä sattuman ohjaamaa. Kokonaiset ekosysteemit kehittyvät satunnaisen ”ekologisen ajautumisen” kautta paljolti samalla tavalla kuin geneettinen ajautuminen vaikutti ominaisuuksien yleisyyteen.
tuo saattaa kuulostaa epädarvinistiselta-ja monet biologit pitävätkin sitä provosoivana. Puolueettomat teoreetikot ovat kuitenkin sitä mieltä, että yksittäiselle organismille sen kilpailijoiden lajeilla ei ole väliä: punarinta kilpailee muiden punarintojen kanssa matoista yhtä paljon kuin mustarastaiden kanssa, ja jokainen metsän puu kilpailee muiden kanssa auringonvalosta. Tämän seurauksena satunnaiset tapahtumat voivat määrätä, mitkä lajit säilyvät.
tutkimuksissa tämä neutraali teoria ei yleensä ole onnistunut kovin hyvin ennustamaan ekosysteemien koostumusta, mutta monet ekologit pitävät sitä edelleen hyödyllisenä nollahypoteesina terävöittääkseen analyysejään kapeapohjaisista monimuotoisuusmalleista. Ja monet pitävät ajatusta spektrin yhtenä ääripäänä, koska sekä valikoivat että neutraalit voimat vaikuttavat aina.
geeneistä vauvojen nimiin
neutraalin teorian leviäminen ei pysähtynyt ekologiaan. Sitä on käytetty selittämään erilaisuutta kaikessa kryptovaluutoista vauvojen nimiin, mukaan Leroi, koska se on ”erittäin tyylikäs” kehys ymmärtää, miten vaihtelut voivat nousta ja laskea, vaikka toiminnallisia eroja niiden välillä.
mutta neutraalit voimat saavat myös joskus enemmän kunniaa kuin ansaitsevat. Toukokuussa Nature Human Behaviour-lehdessä Leroi kollegoineen kuvaili, mitä he kutsuivat ”neutraaliksi syndroomaksi”: taipumusta hylätä selektiiviset voimat selityksinä yksinkertaisesti siksi, että vaihtelun malli voitaisiin selittää puolueettomuudella. Jotta voidaan todella kertoa, kuinka tärkeitä neutraalit voimat ovat, tarvitaan parempia testejä niiden vaikutusten erottamiseksi valinnasta, tutkijat väittivät. ”Vaistoni sanoo, että kun meillä on tällaisia testejä, huomaamme kulttuurille ja varmasti Amazonin puille, että oikeastaan neutraalit voimat eivät ole niin tärkeitä”, Leroi sanoi.
hän ei kuitenkaan täysin satele neutraalin teorian paraatipaikalle. ”Vaikka olen valittanut sitä laajennetaan tahtomattaan muihin asioihin, se on myös hyvä asia”, hän myönsi, koska se voisi tuottaa uusia oivalluksia aloilla, kuten taloustieteen.
halusimmepa myöntää sen tai emme, satunnaiset voimat vaikuttavat aina hienovaraisesti maailmaan. Neutraali teoria tarjoaa puitteet näiden voimien tunnetuksi tekemiselle ja mitattavuudelle. Leroi uskoo, että sen pitäisi jatkaa vaikutusvaltansa laajentamista ”kunnes siitä tulee erottamaton osa monimuotoisuuden selittämistä kaikkialla maailmassa, olipa se supermarketissa tai trooppisessa sademetsässä.”
tästä artikkelista otettiin uusintapainos TheAtlantic.com.