8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 1/12

12 Elegant Examples of EvolutionBy Brandon Keim December 31, 2008 |1:19:05 PMCategories: EvolutionIn preparation for Charles Darwin'supcoming 200th birthday, the editors of  Nature compiled a selection of especiallyelegant and enlightening examples of evolution.They describe it as a resource "for thosewishing to spread awareness of evidencefor evolution by natural selection." Given

the continuing battles over evolution inAmerica's public schools — and, for thatmatter, the Islamic world — such aresource is most welcome.However, I'd like to suggest another way of looking at the findings below, which rangefrom the moray eel's remarkable second jaw to the unexpected plumage of dinosaurs. They are, quite simply,wondrous — glimpses through anevolutionary frame of life's incrediblenarrative, expanding to fill every possiblenook and cranny of Earth's biosphere.After all, it's hard to stir passion about thescientific validity of evolution without firstcaptivating minds and imaginations. Andthis is a fine place to start.

Almost, But Not Quite, a Whale. The fossil

12 Elegant Ví dụ về các EvolutionBởi Brandon Keim December 31, 2008 |1:19:05 PMCategories: EvolutionChuẩn bị cho Charles Darwin's 200th ngàysinh nhật sắp tới, các biên tập viên củathiên nhiên biên soạn một lựa chọn của taonhã và đặc biệt là Enlightening ví dụ vềtiến hoá.Họ mô tả nó như là một nguồn tài nguyên"cho những người có mong muốn được lâylan bằng chứng cho sự nhận thức của tiến

hoá tự nhiên do lựa chọn." Cho những trậnchiến tiếp tục tiến triển hơn trong trườngcông lập của Mỹ - và, cho rằng vấn đề,trong thế giới Hồi giáo - như là một nguồntài nguyên nhất là chào đón.Tuy nhiên, tôi muốn đề nghị một cách nhìnkhác về cac kết dưới đây, có nhiều từMORAY eel vượt trội của hàm thứ hai đến bất ngờ plumage của khủng long. Họ đangcó, khá đơn giản, phép lạ - glimpses thôngqua một khung evolutionary của đời sống,của sự mở rộng narrative, mở rộng để điềncó thể có mặt ở tất cả các nook and crannycủa sinh quyển của Trái đất.Sau khi tất cả, điều đó khó để khuấy niềmđam mê về khoa học mà không có hiệu lựccủa tiến hoá đầu tiên captivating cái trí vàimaginations. Và điều này là một nơi tốt để bắt đầu.

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 2/12

record suggests that whales evolved onland, and intermediate species have beenidentified. But what of their last terrestrialancestor? In 2007, researchers showed thatIndohyus — a 50 million-year-old, dog-

sized member of the extinct raoellidaeungulate family — had ears, teeth and bones that resembled whales, not other raoellids.Image: Hans Thewissen / Nature Out of the Soup. Whales represented amammalian return to the water, but an evenmore extraordinary transition was made bythe first creature to venture onto land — and that was made possible by Tiktaalik,

discovered in 2004 on Ellesmere Island.Tiktaalik had a flexible neck and limb-likefins suitable for shallow waters, and, beforelong, land.Image: Ted Daeschler / Nature Dinosaurs of a Feather. Archaeopteryx,found in 1861, was long thought to be thefirst bird. Then it was recognized assomething closer to a dinosaur withfeathers — but still unique for that. In the

1980's, however, paleontologists digging indeposits more than 65 million years old innorthern China found feathered dinosaurswhich very definitely did not fly. Somedinosaurs, it appeared, may have looked far different from our traditional conception — and feathers may first have served aninsulating or aesthetic, rather thanaerodynamic, purpose.

Image: Zhao Chuang & Xing Lida / Nature 

A Toothy Finding. In 2007, University of Helsinki evolutionary biologist KathrynKavanagh showed that molars emerge fromfront to back, with each tooth smaller thanits precedent. Fodder for geeked-outdentists? Far from it: Her model predicted

Hầu hết, Nhưng Không Khá, một Whale.Fossil các hồ sơ đề nghị rằng whales pháttriển về đất đai, trung cấp và các loài đãđược xác định. Nhưng những gì của đất Tổ

cuối cùng của họ? Trong năm 2007, nhànghiên cứu cho thấy Indohyus - một 50triệu năm tuổi, con chó kích cỡ thành thànhviên của gia đình extinct raoellidaeungulate - đã có tai, răng và xương màresembled whales, không khác raoellids.Image: Hans Thewissen / Nature

Out of the Soup. Whales đại diện mộtmammalian trở về nước, nhưng ngay cảmột chi tiết bất thường chuyển đổi đã được

thực hiện bởi các thụ tạo để liên doanh đầutiên lên đất - và có thể đã được thực hiện bởi Tiktaalik, được phát hiện trong năm2004 trên Ellesmere Island. Tiktaalik đã cómột cách linh động và cổ chân tay-như finscho phù hợp với dòng nước cạn, và, trướckhi dài, đất đai.Hình ảnh: Ted Daeschler / Nature

Khủng long của một Feather.Archaeopteryx, được tìm thấy trong 1861,

đã được suy nghĩ lâu để được là người đầutiên chim. Sau đó, nó đã được công nhận làcái gì đến gần hơn với một dinosaur feathers - nhưng vẫn cho rằng duy nhất.Trong thập niên 1980, tuy nhiên, trong paleontologists digging đặt cọc nhiều hơn65 triệu năm tuổi ở miền bắc Trung Quốcđược tìm thấy feathered định rất khủnglong mà không bay. Một số khủng long, nóxuất hiện, có thể đã nhìn xa khác nhau từtruyền thống của chúng tôi thụ thai -feathers tháng năm đầu tiên và đã phục vụmột insulating hoặc thẩm mỹ, chứ không phải là aerodynamic, mục đích.

Hình ảnh: Zhao Chuang & Xing Lida / Nature

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 3/12

tooth development of rodents with differentdiets — a perfect confluence of a smallmechanical observation and observedevolutionary trajectories.Image: Kathryn Kavanagh / Nature

The Beginnings of Bones. Neural crestcells originate in the spinal cord beforediffusing through our developing bodies,forming face and neck bones as well assense organs and skin. The fossil record,nearly bereft of embryos, provides littledirect insight into these critically importantstages. But technologies that let researcherstrack cells during embryo developmentfinally allowed them to watch the neuralcrest's development, culminating in the

attachment of head to the body at its front,while the back attachment springs from themesoderm tissue layer. With thatestablished, scientists can decipher sharedevolutionary histories from muscleattachments: the cleithrum, for example, a bony girdle found in fishes, lives on inhumans as the shoulder blade.

Image: Wolfson Institute for BiomedicalResearch / Nature

Natural Selection in Speciation. Thatdiffering selection pressures will cleaveone species into two is a simple principleexpressed in complex ways. One of these isreproductive isolation — when, for example, one species of stickleback fishlive in freshwater streams, and the other goes to sea. Scientists found that stream- bound sticklebacks prefer larger mates, andgenetic analysis confirmed that their  populations are indeed diverging.Image: Ellen Edmondson and Hugh Chrisp/ New York State Department of Environmental Conservation Lizard Games. Take an island in theBahamas, add a predatory lizard calledLeiocephalus carinatus, and the results areimmediate. Males among the lizard's

A Toothy tìm kiếm. Trong năm 2007,Trường Đại học Helsinki evolutionary biologist Kathryn Kavanagh cho thấy cối từnhô lên phía trước để lại, với mỗi răng nhỏhơn precedent của nó. Fodder cho geeked-

out nha sĩ? Far from it: răng của cô đượcdự đoán mô hình phát triển của Chó với bữa ăn khác nhau - một hoàn hảo, tổ mộtcơ khí nhỏ, quan sát và quan sátevolutionary trajectories.Image: Kathryn Kavanagh / NatureThe Beginnings của Bones. Neural huy

chương các tế bào bắt nguồn trong dây cộtsống trước khi diffusing thông qua các cơ quan của chúng tôi đang phát triển, tạo mặtvà cổ xương cũng như tinh thần và cơ quan

da. Fossil các hồ sơ, gần bereft của phôithai, ít trực tiếp cung cấp cái nhìn sâu sắcvề những giai đoạn quan trọng quan trọng. Nhưng công nghệ cho phép theo dõi cácnhà nghiên cứu tế bào phôi thai phát triểntrong thời gian cuối cùng cho phép chúngđể xem các nơ-ron huy chương của pháttriển, culminating trong các tệp đính kèmcủa đầu vào thân của nó ở phía trước, trongkhi lại đính kèm lò xo từ mesoderm môlớp. Với rằng thành lập, nhà khoa học có

thể chia sẻ decipher evolutionary lịch sử từcơ bắp các tài liệu đính kèm: các cleithrum,ví dụ, một dây lưng bony được tìm thấytrong cá, cuộc sống trên con người trongcác vai như blade.

Image: Wolfson cho Viện Nghiên cứuBiomedical / NatureChọn speciation trong tự nhiên. Lựa chọn

khác nhau mà áp lực sẽ giữ một loài thànhhai đơn giản là một nguyên tắc thể hiệntrong cách phức tạp. Là một trong nhữngsinh cô lập - khi, ví dụ, một loài cástickleback sống trong suối nước ngọt, vàcác sản để đi biển. Khoa học tìm thấy rằngdòng-bound sticklebacks thích Mates lớnhơn, và xác nhận rằng gien phân tích củahọ thật là dân diverging.Image: Ellen Edmondson và Hugh Chrisp /

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 4/12

favorite prey, Anolis sagrei, soon becamelonger-legged, so as to better flee after drawing predatory attention during matingdisplays. In contrast, more sedentaryfemales became larger, making them harder 

to ingest — a neat display of sex-specificselection pressures.Image: WikiMedia Commons

 An Evolutionary Arms Race, Frozen inTime. Predator and prey evolve together;the adaptations of one driving adaptationsin the other. But how can one study thisover time, in detail? Biologists fromBelgium's Catholic University of Leuven

used water fleas and parasitic mites thathad been preserved in the mud of a lake's bottom. The sediments were preciselydated and their inhabitants revived,allowing researchers to mix species fromdifferent eras and directly measure their developing capacity for infection andescape.Image: University of Indiana / DaphniaGenomics Consortium 

Gene Flow, With Purpose. If dispersed byrandom animal migration, genes flowingacross a region ought to dilute local pockets of genetic adaptation. Butmigration isn't as random as it seems: Asseen in a population of great tits (the bird!)tracked in Oxfordshire, England since1970, genes flow along channels of opportunity. Individual birds pickingnesting spots best-suited to their particular traits, producing local adaptations in tiny parts of the same small forest. (These birds,incidentally, belonged to the same population that have shifted breeding timesto match a changing climate.)Image: University of Oxford / Science Selection Finds Its Own Level. Sincenatural selection favors traits that increase

tiểu bang New York Sở bảo tồn môi trường

Lizard Trò chơi. Tham dự một hòn đảo ở Bahamas, thêm một predatory lizard gọi làLeiocephalus carinatus, và kết quả là ngay

lập tức. Nam giới trong số các lizard yêuthích của cướp, Anolis sagrei, nhanh chóngtrở thành con-legged, vì vậy tốt hơn như đểchạy trốn sau khi vẽ predatory sự chú ýtrong thời gian mating hiển thị. Ngược lại,thêm sedentary nữ đã trở thành lớn hơn,làm cho chúng khó tiêu thụ - một hiển thịgọn của sex-cụ thể lựa chọn áp lực.Hình ảnh: Wikimedia Commons

An evolutionary Arms Race, trong Thờigian đông lạnh. Predator cướp, và tiến triểnvới nhau; các adaptations của một lái xeadaptations trong khác. Nhưng một trongnhư thế nào có thể học tập này theo thờigian, trong chi tiết? Nghiên cứu sinh vậthọc từ Bỉ của trường Đại học Leuven đượcsử dụng nước và fleas parasitic mites đócòn chưa được lưu giữ trong bùn của mộthồ của dưới. The sediments được chính xácvà ngày của họ lại dân cư, cho phép nhà

nghiên cứu để pha trộn loài khác nhau từEras đo lường và trực tiếp của họ đang pháttriển năng lực cho các nhiễm trùng vàthoát.Image: Trường Đại học Indiana / DaphniaGene học tiêu dùng

Lưu lượng gene, Với Mục đích. Nếu phântán do ngẫu nhiên động vật di chuyển, genechảy qua một khu vực địa phương nêndilute túi về gene thích ứng. Di chuyển,nhưng không phải là ngẫu nhiên như nó cóvẻ như: Như đã thấy trong một dân số lớntits (của chim!) Theo dõi ở Oxfordshire,Anh kể từ năm 1970, gene chảy dọc theocác kênh của cơ hội. Cá nhân chim chọnnesting-lịch tốt nhất phù hợp với đặc biệtcủa họ traits, sản xuất nhỏ ở địa phươngadaptations phần của cùng một khu rừng

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 5/12

fitness, it seems that populations shouldeventually become geneticallyhomogeneous. But evolution isn't so one-dimensional: When researchers adjustedthe color frequencies of wild guppy

 populations in Trinidad, they found thatunusual variants — regardless of color — had higher survival rates. This is calledfrequency-dependent survival: selectionfavoring the rare and disfavoring thecommon, preventing a long-termhomogeneity that — no matter how beneficial in the short term — mightsomeday prove disastrous.Image: Kimberly Hughes / NatureMaking Do. Though so often elegant,

evolution can also be jury-rigged and provisional. Witness the Moray eel, whose body is so long and narrow that — unlikeother fish — the suction created when itopens its mouth is too weak to catch prey.The solution: a second set of jaws and teeththat sprout from the skeleton around itsgills. It's not pretty, but it works.Video: Rita Mehta /sciencetranslator/YouTube

 The Genes of the Finches. The Galapagosfinches whose beak adaptations weredescribed by Darwin — and later tracked,over decades, by Peter and Rosemary Grant — are poster animals for evolution. In2006, researchers found a genetic unitunderlying their oft-described progress:calmodulin, whose expression duringembryonic development changes beak shape.Image: Peter Grant and Arkhat Abzhanov

nhỏ. (Những chú chim này, incidentally,thuộc cùng một số dân đã chuyển đổi chănnuôi lần để phù hợp với một thay đổi khíhậu.)Image: Trường Đại học Oxford / Khoa học

Lựa chọn tìm thấy mức độ riêng của mình.Kể từ thiên nhiên tạo traits rằng lựa chọnPhòng tập thể hình tăng, có vẻ như rằngdân nên cuối cùng trở thành geneticallyđồng. Nhưng tiến triển như vậy không phảilà một chiều: Khi nghiên cứu điều chỉnhmàu sắc tần số của quần guppy hoang dã ở Trinidad, họ thấy rằng các biến thể bấtthường - bất kể màu sắc - đã cao hơn mứcgiá còn tồn tại. Điều này được gọi là tần số

 phụ thuộc-tồn: favoring lựa chọn của quýhiếm và disfavoring công, ngăn ngừa mộtthời gian dài homogeneity rằng - không cóvấn đề như thế nào mang lại lợi ích trongngắn hạn - có thể chứng minh somedaydisastrous.Image: Kimberly Hughes / NatureDo làm. Mặc dù vậy thường tao nhã, cũngcó thể được tiến hoá jury-rigged và cấp.Chứng kiến những MORAY eel, có thể lànhư vậy dài và hẹp mà - không giống như

các cá - suction tạo ra trong khi nó sẽ mở ramiệng của nó là quá yếu để nắm bắt cướp.Các giải pháp: một thứ hai bộ jaws và răngmà sprout từ skeleton xung quanh các gills.It's not pretty, nhưng nó hoạt động.Mã số: Rita Mehta / sciencetranslator /YouTube

Các Genes của Finches. The Galapagosfinches có mỏ adaptations đã được mô tả bởi Darwin - và sau đó theo dõi, thập kỷqua, bởi Peter và Rosemary Grant - đanggửi cho động vật tiến hoá. Trong năm 2006,nhà nghiên cứu đã được tìm thấy một gienđơn vị của mình những oft-mô tả tiến trình:calmodulin, có biểu hiện trong quá trình phát triển embryonic mỏ thay đổi hìnhdạng.

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 6/12

Hình ảnh: Peter Grant và Arkhat Abzhanov

12 Elegant Examples of Evolution

By Brandon Keim December 31, 2008 | 1:19:05 PMCategories: Evolution In preparation for Charles Darwin's upcoming 200th birthday, the editors of Naturecompiled a selection of especially elegant and enlightening examples of evolution.They describe it as a resource "for those wishing to spread awareness of evidence for evolution by natural selection." Given the continuing battles over evolution in America's public schools — and, for that matter, the Islamic world — such a resource is mostwelcome.However, I'd like to suggest another way of looking at the findings below, which rangefrom the moray eel's remarkable second jaw to the unexpected plumage of dinosaurs.They are, quite simply, wondrous — glimpses through an evolutionary frame of life'sincredible narrative, expanding to fill every possible nook and cranny of Earth's

 biosphere.After all, it's hard to stir passion about the scientific validity of evolution without firstcaptivating minds and imaginations. And this is a fine place to start.

Almost, But Not Quite, a Whale. The fossil record suggests that whales evolved on land,and intermediate species have been identified. But what of their last terrestrial ancestor?

In 2007, researchers showed that Indohyus — a 50 million-year-old, dog-sized member of the extinct raoellidae ungulate family — had ears, teeth and bones that resembledwhales, not other raoellids.Image: Hans Thewissen / Nature

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 7/12

Out of the Soup. Whales represented a mammalian return to the water, but an even moreextraordinary transition was made by the first creature to venture onto land — and thatwas made possible by Tiktaalik, discovered in 2004 on Ellesmere Island. Tiktaalik had aflexible neck  and limb-like fins suitable for shallow waters, and, before long, land.Image: Ted Daeschler / Nature

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 8/12

Dinosaurs of a Feather. Archaeopteryx, found in 1861, was long thought to be the first bird. Then it was recognized as something closer to a dinosaur with feathers — but stillunique for that. In the 1980's, however, paleontologists digging in deposits more than 65million years old in northern China found feathered dinosaurs which very definitely didnot fly. Some dinosaurs, it appeared, may have looked far different from our traditional

conception — and feathers may first have served an insulating or aesthetic, rather thanaerodynamic, purpose.

Image: Zhao Chuang & Xing Lida / Nature

A Toothy Finding. In 2007, University of Helsinki evolutionary biologist KathrynKavanagh showed that molars emerge from front to back , with each tooth smaller than its precedent. Fodder for geeked-out dentists? Far from it: Her model predicted toothdevelopment of rodents with different diets — a perfect confluence of a small mechanicalobservation and observed evolutionary trajectories.Image: Kathryn Kavanagh / Nature

The Beginnings of Bones. Neural crest cells originate in the spinal cord before diffusingthrough our developing bodies, forming face and neck bones as well as sense organs andskin. The fossil record, nearly bereft of embryos, provides little direct insight into thesecritically important stages. But technologies that let researchers track cells during embryodevelopment finally allowed them to watch the neural crest's development, culminatingin the attachment of head to the body at its front, while the back attachment springs fromthe mesoderm tissue layer. With that established, scientists can decipher sharedevolutionary histories from muscle attachments: the cleithrum, for example, a bony girdlefound in fishes, lives on in humans as the shoulder blade.

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 9/12

Image: Wolfson Institute for Biomedical Research / Nature

 Natural Selection in Speciation. That differing selection pressures will cleave one speciesinto two is a simple principle expressed in complex ways. One of these is reproductiveisolation — when, for example, one species of stickleback fish live in freshwater streams,and the other goes to sea. Scientists found that stream-bound sticklebacks prefer larger mates, and genetic analysis confirmed that their  populations are indeed diverging.Image: Ellen Edmondson and Hugh Chrisp / New York State Department of Environmental Conservation

Lizard Games. Take an island in the Bahamas, add a predatory lizard called Leiocephaluscarinatus, and the results are immediate. Males among the lizard's favorite prey, Anolissagrei, soon became longer-legged, so as to better flee after drawing predatory attentionduring mating displays. In contrast, more sedentary females became larger, making themharder to ingest — a neat display of  sex-specific selection pressures. 

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 10/12

Image: WikiMedia Commons

An Evolutionary Arms Race, Frozen in Time. Predator and prey evolve together; theadaptations of one driving adaptations in the other. But how can one study this over time,

in detail? Biologists from Belgium's Catholic University of Leuven used water fleas and parasitic mites that had been preserved in the mud of a lake's bottom. The sediments were precisely dated and their inhabitants revived, allowing researchers to mix species fromdifferent eras and directly measure their developing capacity for infection and escape.Image: University of Indiana / Daphnia Genomics Consortium

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 11/12

Gene Flow, With Purpose. If dispersed by random animal migration, genes flowingacross a region ought to dilute local pockets of genetic adaptation. But migration isn't asrandom as it seems: As seen in a population of great tits (the bird!) tracked inOxfordshire, England since 1970, genes flow along channels of opportunity. Individual birds picking nesting spots best-suited to their particular traits, producing localadaptations in tiny parts of the same small forest. (These birds, incidentally, belonged to

the same population that have shifted breeding times to match a changing climate.)Image: University of Oxford / Science

Selection Finds Its Own Level. Since natural selection favors traits that increase fitness, itseems that populations should eventually become genetically homogeneous. But

8/14/2019 12 Elegant Examples of Evolution

http://slidepdf.com/reader/full/12-elegant-examples-of-evolution 12/12

evolution isn't so one-dimensional: When researchers adjusted the color frequencies of wild guppy populations in Trinidad, they found that unusual variants — regardless of color — had higher survival rates. This is called frequency-dependent survival: selectionfavoring the rare and disfavoring the common, preventing a long-term homogeneity that — no matter how beneficial in the short term — might someday prove disastrous.

Image: Kimberly Hughes / NatureMaking Do. Though so often elegant, evolution can also be jury-rigged and provisional.Witness the Moray eel, whose body is so long and narrow that — unlike other fish — thesuction created when it opens its mouth is too weak to catch prey. The solution: a secondset of jaws and teeth that sprout from the skeleton around its gills. It's not pretty, but itworks.Video: Rita Mehta / sciencetranslator/YouTube

The Genes of the Finches. The Galapagos finches whose beak adaptations were described by Darwin — and later tracked, over decades, by Peter and Rosemary Grant  — are poster animals for evolution. In 2006, researchers found a genetic unit underlying their oft-described progress: calmodulin, whose expression during embryonic developmentchanges beak shape.Image: Peter Grant and Arkhat Abzhanov