Om du hade trotsat djungeln i Kinas Fujian-provins i början av 20-talet, säger olika konton att du kunde ha bevittnat ett fantastiskt oväntat djur: en blå tiger. Dessa tigrar beskrevs som” underbart vackra ”med kroppar” en djup nyans av maltesiska, förändras till nästan djupblå på underdelarna.”Så sent som på 1950-talet rapporterade jägare att de upptäckte sina blå hår tillsammans med den traditionella orange pälsen från andra Sydkinesiska tigrar på stigar.

sedan försvann de blå tigrarna. Den senast rapporterade observationen var 1953, och blå tigrar var snart legenderna, med inte så mycket som ett bevarat gömställe för att bevisa att de någonsin existerat.

det är frestande att tro att katternas blåhet var knuten till någon brist som gjorde att de inte kunde konkurrera med sin ljusa orange hud. Men det är mer troligt att deras bisarra rockar inte hade något att göra med deras utrotning; det var helt enkelt otur att färgen uppstod i en liten befolkning som fortsatte att krympa.

denna typ av slumputveckling är den neutrala teorins räckvidd, den historiskt kontroversiella tanken att ”överlevnad av de fittest” inte är det enda eller till och med det vanligaste sättet att arter förändras, splittras eller försvinner. Enkelt som förslaget låter, dess konsekvenser för genetik, evolution, ekologi och till och med discipliner utanför biologi har svept.

inte så Neutral teori

den slumpmässiga ökningen eller Fallet av genvarianter i en population kallas genetisk drift. Idag accepteras det som en viktig drivkraft för evolution och mångfald, men det var inte alltid fallet. Fram till 1960-talet tillskrev biologer i allmänhet all variation till selektiva krafter: skadliga egenskaper hindrade en individs reproduktion, vilket säkerställde att egenskaperna över tiden skulle försvinna (negativt eller renande urval). Omvänt förstärkte användbara egenskaper antalet avkommor en individ hade och höjde sin egen prevalens (positivt urval) — allt som förutsagts av Charles Darwin och Alfred Russel Wallaces princip om naturligt urval.

sedan visade sekvenseringsstudier på proteiner mycket mer genetisk variation inom populationer än väntat. Tanken att urvalet agerade på alla dessa gener på en gång, vägde deras effekter och valde vilka som skulle stanna eller gå, satt inte rätt med vissa forskare.

1968 föreslog den kända genetikern Motoo Kimura en alternativ förklaring, nu kallad neutral teori. Kimura ansåg att det mesta av variationen mellan organismer varken är fördelaktig eller ofördelaktig. Följaktligen är det mesta av sorten vi ser inte en produkt av den dolda handen av val utan snarare av tur. ”Allt du behöver är lite variation, och slumpmässiga krafter kommer att göra resten”, säger Armand Leroi, en evolutionär biolog vid Imperial College London.

Kimuras neutrala teori om molekylär evolution utlöste debatt eftersom det verkade vattna ner selektionens inflytande. Men genomikrevolutionen i slutet av 20-talet och utbredd DNA-sekvensering bekräftade att Kimura hade rätt; byta ut en bokstav för en annan i en gens kod har vanligtvis liten effekt.

sedan dess har neutral teori varit standardantagandet (eller nollhypotesen) i genetiken. ”Om du vill visa att en given variant i en DNA-sekvens är under val, måste du först verkligen visa att det inte bara kan förklaras av neutralitet,” sa Leroi.

(Population) Size Matters

vissa fortsätter att bekämpa tanken att neutrala krafter Driver mångfald på molekylär nivå, men Parul Johri, en populationsgenetiker vid Arizona State University, kritar till stor del det upp till ett missförstånd om dess roll i evolutionen. ”Kimura sa aldrig att allt är neutralt,” sa hon. Det viktiga är hur mycket neutrala krafter som har format biologisk mångfald. Och det beror till stor del på storleken på gruppen du tittar på.

Föreställ dig en befolkning på 10 fåglar: en röd, en grön och resten brun. Dessa färger är inte skadliga eller hjälpsamma, så alla fåglar har samma chans att reproducera. Sedan dödar en tornado sex av de bruna fåglarna, rent av en slump. Nu är hälften av befolkningen Brun, en fjärdedel är röd och en fjärdedel är grön. En slumpmässig händelse orsakade ett stort skifte i mångfald. Det är genetisk drift.

om det hade funnits 98 bruna fåglar och samma ensamma röda och gröna, skulle katastrofen dock inte ha spelat någon roll så mycket. Även om tornado fortfarande dödade 60% av befolkningen, skulle alla bruna, 38 bruna fåglar ha gjort det tillsammans med de färgglada, vilket resulterade i en befolkning som fortfarande är 95% brun. ”Ju mindre befolkningsstorlek, desto större drift,” sa Johri.

en del av överklagandet av neutral teori är att det är matematiskt enkelt. ”Mycket av teorin var lätt,” förklarade Johri, eftersom det i huvudsak ” är allt bara Sannolikhet.”Det gjorde det möjligt för genetiker för första gången att se tillbaka på historien: Genom att anta att genetiska förändringar var neutrala kunde forskare beräkna storleken på en befolkning tidigare eller bestämma åldern för en grupps sista gemensamma förfader.

men för att sådana slutsatser ska vara korrekta måste forskare kombinera neutral teori med effekterna av urvalet. Det har varit ett problem sedan slutet av 1970-talet, noterade Johri, för matematiken har inte riktigt förändrats sedan arbetet efter Kimuras förslag, trots en mängd nya data. ”Den matematiska ramen-den måste fortsätta utvecklas,” sa hon.

det är precis vad hon och hennes kollegor syftade till att göra i ett papper i genetik i Maj. De föreslog en ny statistisk ram som införlivade både neutral teori och renande urval, vilket satte matematiken närmare matchande verklighet.

att se den neutrala skogen för träden

medan neutral teori mestadels har accepterats i populationsgenetik, fortsätter den att uppmana kontroverser inom andra områden — särskilt ekologi. I traditionell ekologi, arter ses som ockuperar unika nischer där de kan trivas bättre än någon annan art; ju fler nischer det finns, desto fler arter kan det finnas. ”Matematiskt är det exakt samma argument som populationsgenetiker använde” om genvarianter, sa Leroi.så Stephen Hubbell från University of California, Los Angeles, anpassade Kimuras ram till ekologi. I Hubbells bok från 2001, the Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography, hävdade han att många arter kan ockupera en viss nisch, och om de håller den drivs slutligen av en slump. Hela ekosystem utvecklas genom slumpmässig ”ekologisk drift”, mycket som genetisk drift påverkade frekvensen av egenskaper.

det kan låta un-Darwinian – och många biologer anser det provocerande. Men neutrala teoretiker tar ställning till att arten av sina konkurrenter inte spelar någon roll för en enskild organism: en robin tävlar med andra robins om maskar lika mycket som det gör med svartfåglar, och varje träd i en skog tävlar med resten för solljus. Som ett resultat kan slumpmässiga händelser styra över vilka arter som kvarstår.

i studier har denna neutrala teori i allmänhet inte varit särskilt framgångsrik för att förutsäga ekosystemens sammansättning, men många ekologer fortsätter att finna det användbart som en nollhypotes för att skärpa sina analyser av nischbaserade mångfaldsmodeller. Och många anser tanken som ena änden av ett spektrum, eftersom både selektiva och neutrala krafter alltid är på jobbet.

från gener till babynamn

spridningen av neutral teori slutade inte vid ekologi. Det har använts för att förklara mångfald i allt från cryptocurrencies till baby namn, enligt Leroi, eftersom det är en ”mycket elegant” ram för att förstå hur variationer kan stiga och falla även i avsaknad av funktionella skillnader mellan dem.

men neutrala krafter får ibland också mer kredit än de förtjänar. I ett maj-papper i Nature Human Behavior beskrev Leroi och hans kollegor vad de kallade ”neutralt syndrom”: tendensen att avvisa selektiva krafter som förklaringar helt enkelt för att ett mönster i variation kan förklaras av neutralitet. För att verkligen berätta hur viktiga neutrala krafter är, behövs bättre tester för att skilja deras effekter från urval, hävdade forskarna. ”Min magkänsla är att när vi har sådana tester kommer vi att upptäcka för kultur och säkert för träd i Amazonas att faktiskt neutrala krafter inte är så viktiga”, sa Leroi.

han regnar dock inte helt på neutral theory ’ s parade. ”Även om jag har klagat på att det utökas mot andra saker, är det också bra”, erkände han, eftersom det kan generera nya insikter inom områden som ekonomi.

oavsett om vi gillar att erkänna det eller inte, slumpmässiga krafter påverkar alltid subtilt världen. Neutral teori ger en ram för att göra dessa krafter kända och mätbara. Leroi anser att det borde fortsätta att utöka sitt inflytande ” tills det blir en integrerad del av att förklara mångfald var vi än ser det i världen, vare sig det är i snabbköpet eller en tropisk regnskog.”

denna artikel trycktes på TheAtlantic.com.