Evolutie is niet altijd een beloning voor flexibiliteit. Onderzoekers die honderden keren het verloop ervan hebben nagebootst in computersimulaties, hebben ontdekt dat frequente veranderingen in het milieu zowel kunnen helpen als schadelijk kunnen zijn voor de aanpassing.
Traditioneel wordt evolutie geassocieerd met een langzame aanpassing aan een veranderende wereld. Nieuwe studies tonen echter aan dat niet alleen de verandering zelf van belang is, maar ook de volgorde, frequentie en geschiedenis van deze veranderingen. Wetenschappers hebben de ‘evolutie opnieuw afspelen’ honderden keren gedaan en hebben iets ontdekt dat eenvoudige adaptatiescenario’s compliceren.
Evolutie in een onvoorspelbare wereld
Populaties van planten en dieren staan voortdurend onder druk door nieuwe omgevingsfactoren. Seizoenen veranderen, het ene jaar zijn er overstromingen en het volgende droogte. De impact van deze instabiliteit op de lange termijn evolutie blijft een mysterie, aldus Dr. Csenge Petak van de Universiteit van Vermont.
Dr. Petak vroeg zich af of frequente veranderingen organismen helpen zich voor te bereiden op toekomstige uitdagingen, of hen juist afremmen door hen te dwingen steeds opnieuw te beginnen.
State-of-the-art simulaties ondersteunt onderzoek
In samenwerking met Dr. Lapo Frati, een informaticaleraar van de Universiteit van Vermont, en een team van biologen en onderzoekers van de Universiteit van Cambridge, heeft Dr. Petak geavanceerde computersimulaties opgezet. Gedurende duizenden generaties observeerden zij digitale organismen die functioneerden in 105 verschillende omgevingen. De resultaten, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, waren uiteenlopend.
“We vonden verbazingwekkende variabiliteit in hoe populaties evolueerden in onvoorspelbare omgevingen. In sommige gevallen hielpen veranderingen bij het bereiken van een hoger niveau van aanpassing, terwijl ze in andere gevallen duidelijk tegenwerkten,” rapporteren de auteurs.
Het belang van de geschiedenis
Wat het onderzoek bijzonder spannend maakt, is dat de onderzoekers de evolutie honderden keren hebben nagebootst. Dit bood hen een overzicht van processen die niet in een laboratorium getest kunnen worden, benadrukt professor Dr. Melissa Pespeni, biologe en hoofdauteur van de studie. Een van de belangrijkste conclusies is eenvoudig maar opmerkelijk… het startpunt is van cruciaal belang.
“De geschiedenis van een populatie beïnvloedt hoe hoog zij kan klim en hoe moeilijk die weg is. We kunnen er niet van uitgaan dat een enkele populatie een hele soort vertegenwoordigt,” voegt zij toe.
De bevindingen zijn niet alleen relevant voor de biologie en onderzoek naar klimaatverandering, maar ook voor kunstmatige intelligentie. Dr. Nick Cheney merkt op dat de problemen van AI met het ‘vergeten’ van eerdere vaardigheden opvallend lijken op evolutie in een veranderende wereld.
Het onderzoek toont duidelijk aan dat de evolutie niet slechts wordt gevormd door verandering, maar door de volgorde, snelheid en het geheugen van eerdere omstandigheden.
