Evolution i turbofart: Slanger, der åd havfugle, udviklede enorme kæber på overraskende kort tid

Når vi hører ordet evolution, forestiller vi os langsomme forandringer, der finder sted over meget lang tid – typisk millioner af år.

Men evolution kan faktisk ske meget hurtigere, i løbet af et par generationer: Tag for eksempel de forskellige COVID-virusstammer.

Denne hurtig evolution er ikke blot begrænset til virusser og mikrober.

Vores studie, som for nylig blev publiceret i Evolutionary Biology, dokumenterer hurtig evolution hos tigerslanger (Notechis scutatus).

På mindre end et århundrede udviklede disse slanger evnen til at sluge hele mågeunger, så de kunne overleve på en lille ø.

Ladt i stikken på lille ø

De fleste australiere har nok hørt om tigerslangen, en af de mest ikoniske og mest dødelige slanger i Australien.

Slangerne i vores studie var fra Carnac Island, en lille ø ud for Perths kyst i det vestlige Australien.

De blev indført til Carnac Island for mindre end 100 år siden, muligvis efterladt af en omrejsende slangetæmmer for at undgå problemer med loven.

De efterladte tigerslanger kan i dag sluge de store mågeunger, der bliver ynglet på øen, og det er godt, for der er ikke meget andet for de voksne slanger at spise på denne ø, hvis de vil overleve og formere sig.

Utallige eksempler

Men hvordan tilpassede de sig så godt - og så hurtigt? Tigerslanger på fastlandet (slangerne på Carnac Islands forfædre) lever typisk af langt mindre skabninger, især frøer.

Hemmeligheden er en proces kaldet 'fænotypisk plasticitet', som er et fænomen, hvor en organisme fysisk ændrer sin krop inden for sin egen levetid for at matche det miljø, den lever i.

Der findes utallige eksempler: Fra vandlopper (Daphnia), der kan udvikle en spids 'hjelm' i nærheden af rovdyr, til Spea bombifrons-haletudser, som forvandles fra altædende til kødædende skabninger med kraftige kæbemuskler og savtakkede munddele, når de lever i et miljø fyldt med små byttedyr.

De bliver sågar kannibaler og spiser andre haletudser!

Opdræt af babyslanger

Vores forskerhold tog et detaljeret kig på, hvordan slangerne på Carnac Island har tilpasset sig til at overleve.

Vi opdrættede slangeunger taget fra øen og unger fra det nærliggende fastland, som vi delte i yderligere to grupper – den ene gruppe fodret med små mus, og den anden med store mus.

Efter slangerne var blevet voksne, kiggede vi ind i deres hoveder ved hjælp af en højopløsningsversion af en medicinsk CT-skanner og tog mål af de forskellige kranieknogler.

Det viste os, hvordan ø- og fastlandsgrupperne reagerede på de forskellige størrelser på byttedyrene. Fastlandsslangerne havde hele tiden den samme hovedform, uanset om de blev fodret med små eller store byttedyr.

Men Carnac Island-slangerne viste en spændende respons: De slanger, der blev fodret med store byttedyr, udviklede et meget større bid med længere kæbeknogler (især i underkæben og ganen).

Tidligere studier havde kun set på de ydre hoveddimensioner.

Vi bekræftede deres konklusioner og afslørede yderligere præcis, hvilke kranieknogler, der reagerede på den drastiske kostændring.

Easy-gainers

Forklaringen bag vores resultater kan er måske lettere at forstå, hvis vi sammenligner vores slanger med personer i et fitnesscenter – et menneskeligt eksempel på fænotypisk plasticitet.

Som alle fitness-motionister ved, kan nogle personer hurtigt opbygge muskler fra vægttræning, de såkaldte easy-gainers (som vi nok alle misunder!), mens andre skal gøre en langt større indsats - hard-gainers.

Slangerne fra Carnac Island er easy-gainers: De har en stærkere iboende (genetisk) evne til at ændre deres form som reaktion på en stimulus, i dette tilfælde store byttedyr.

Det betyder, at de har et højere niveau af fænotypisk plasticitet. I alle populationer har en del individer et højere niveau af plasticitet end andre.

Af de tigerslanger, der havnede på Carnac Island og var tvunget til at overleve ved at spise mågeunger, udviklede slangerne med størst plasticitet de største bid.

Derfor var der større sandsynlighed for, at netop de overlevede og videregav deres easy-gainer-gener til deres efterkommere. I løbet af få generationer (og på mindre end 100 år) var hele bestanden af tigerslanger easy-gainers.

Evolutionens march

Men evolutionen stopper ikke der.

På et tidspunkt opstår genetiske mutationer, så slanger fødes med længere kæber.

Det er en overlevelsesfordel selv i forhold til easy-gainers (som først udvikler længere kæber efter ’træning’) og til sidst overtager de det hele.

Slangerne var altså et bredt gab allerede ved fødslen. Dette fænomen kaldes 'trait canalization' (egenskabskanaliseringen, red.) eller 'assimilering'.

Det observerede vi også eksempler på i vores studie: Visse kranieknogler var relativt længere i Carnac Island-slangerne fra fødslen, uanset deres kost.

Evolution med ekspresfart

Så hvor meget forandring er der sket i Carnac Island-slangerne? Vi fandt, at visse kæbeknogler kan forlænges med omkring 5 procent, blot som et resultat af, at de spiser store byttedyr i et enkelt år.

Oven i dette var knoglerne fra slangerne fra Carnac Island også omkring 5 procent længere ved fødslen end knoglerne hos fastlandsslangerne (på grund af 'egenskabskanaliseringen' nævnt ovenfor). Øens slanger er faktisk på vej til i ekspresfart at udvikle meget store kæber for ubesværet at kunne sluge havfugleunger.

Vores studie dykker dybt ned i, hvor hurtig evolution sker i komplekse organismer, og viser, hvordan kosten har dybtgående effekt, og endda i høj grad påvirker individuelle kranieknogler.

Det afslører også tigerslangernes modstandsdygtighed, og hvordan deres ‘easy-gainer’-kroppe hjælper dem med at tilpasse sig næsten øjeblikkeligt til ekstreme nye miljøer.

Det er én af de sandsynlige grunde til, at tigerslanger har haft så stor succes med at kolonisere øer.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.