Hur lång tid tar det för en mus att utvecklas till en elefant? Svar: minst 24 miljoner generationer, enligt en ny studie som förvånar många forskare. Få hade väntat sig att evolutionen skulle vara så långsam.
Studien, som publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences, bygger på analyser av den maximala storleksökningen bland däggdjuren sedan dinosauriernas utdöende för 65 miljoner år sedan.
Då var alla däggdjur mycket små och undanträngda till smådjursnischen. Men sedan dinosaurierna försvunnit befriades de från tvångströjan. En utveckling mot allt större kroppsstorlek inleddes och kulminerade så småningom i jättedjur som vägde många ton, inklusive våra dagars elefanter.
Länge har forskarna trott att det oftast gått ganska snabbt – med evolutionära mått mätt – att utveckla sådana jätteformer. Enligt vissa uppskattningar borde det inte ta längre tid än 200 000 till två miljoner generationer för ett musstort däggdjur att nå elefantstorlek.
Med tanke på att en elefant väger 100 000 gånger mer än en mus låter detta onekligen som en mycket snabb evolutionstakt. Men studier av så kallade mikroevolutionära förändringar hos däggdjur har antytt att det faktiskt kan gå så snabbt.
Med mikroevolution avses de genetiska och fysiska förändringar som kan observeras och mätas inom loppet av några få år. I många fall har man konstaterat att dessa kan vara ganska stora. Exempelvis kan kroppsstorleken hos små däggdjur ibland öka avsevärt på bara några få generationer.
Resultaten har sedan extrapolerats, uppräknats, från ett fåtal generationer till många. På så vis har man slagit fast att makroevolutionen – det vill säga evolutionära förändringar över mycket lång tid, miljontals år – kan vara en förbluffande snabb process.
Men de mikroevolutionära studierna verkar ha gett en falsk bild av hur det verkligen fungerat. Den nya studien, som utförts av ett forskarlag under ledning av evolutionsbiologen Alistair Evans vid Monash University i Australien, visar att storleksökningen i själva verket varit ganska långsam.
Evans och hans kollegor granskade förloppet hos 28 däggdjursordningar sedan dinosauriernas försvinnande. Deras beräkningar visar att det krävts minst 1,6 miljoner generationer för landlevande däggdjur att öka hundrafalt i storlek.
En tusenfaldig ökning har krävt 5,1 miljoner generationer, och för att bli 5 000 gånger större måste minst 10 miljoner generationer bearbetas av det naturliga urvalet. Den långa färden från en mus till en elefant kan maximalt nås inom 24 miljoner generationer.
Det finns dock ett intressant undantag. Havslevande däggdjur kan öka i storlek dubbelt så snabbt som landlevande. Valarna har med andra ord ökat i storlek mycket hastigare än jättedjuren på land.
Orsaken är okänd, men djur som lever i vatten behöver inte omkonstruera sina kroppar lika mycket som landlevande djur för att klara påfrestningarna av ökad kroppsvikt. De evolutionära hindren är alltså mer överkomliga för marina livsformer.
För landdjur krävs däremot radikala förändringar av skelett, muskler och kroppsform. En elefant kan omöjligen vara byggd som en mus. I så fall skulle den kollapsa under sin egen tyngd. Detta är sannolikt förklaringen till varför det tagit så lång tid att utveckla jätteformer bland däggdjuren.
En snabb titt på fossilen från däggdjurens era bekräftar detta. Mycket stora däggdjur dyker inte upp på scenen förrän cirka 15 miljoner år efter dinosauriernas försvinnande. Att bygga en elefant tar sin rundliga tid för det naturliga urvalet.