A Northwestern Egyetem kutatói két évvel ezelőtt meglepő fotósorozatba kezdtek bele: több ezer ecetmuslica szárnyait tépkedték le, minden egyes darabot üveglemezek közé helyezve. A feladat nem volt egyszerű: a minták bármikor tönkre tehette egy szakadás, egy gyűrődés, egy buborék vagy egy porszem. A szárnyak úgy viselkednek, mint az aranyfólia, szóval egyáltalán nem könnyű bánni velük, mondja Madhav Mani alkalmazott matematikus, a projekt vezetője.
Végül összesen 2000 szárnypárt sikerült tökéletesen konzerválni, majd amikor ez megvolt, nagy felbontású felvételeket készítettek a szárnyakról, végül szisztematikusan összevetették azok 30 ezer részletét. A kezdeményezés célja annak részletes feltárása volt, hogyan jelennek meg a varianciák egy fajon belül az élővilágban.
Ezzel a kutatók biológia egyik legnagyobb rejtélyére keresnek választ. Egyik részről ugyanis az a helyzet, hogy az egyedek génjeiben megfigyelhető drámai mutációk és a környezetek sokfélesége ellenére egy-egy faj tagjai meglepően hasonlítanak egymásra. Ez a fajta robusztusság biztosítja, hogy az egyedek többsége funkcionális legyen, vagyis életképes, szaporodóképes stb. A másik oldalról viszont az evolúció működése azon alapul, hogy a fajokon belül olyan sajátosságok alakulnak ki, amelyek aztán természetesen kiválasztódhatnak. Ez a két erő, a robusztusság és az evolálódási képesség, egymással ellentétesen hat. Az egyik minél kevesebb varianciát „szeretne”, míg a másik minél többet.
Nagyjából 20 évvel ezelőtt a biológusok még úgy sejtették, hogy a genetika és a környezeti tényezők nagyfokú sokféleséget termelnek ki a fajokon belül, széles teret adva a természetes kiválasztódásnak. Az utóbbi két évtized megfigyelései azonban meglepő uniformitást igazoltak a populációkon belül.
Richard Carthew, a kutatás egyik résztvevője és Mani pár évvel ezelőtt, egy közös vacsora alkalmával kezdtek azon tűnődni, hogy mennyire lehetnek sokfélék egy faj tagjai. Vagyis milyen mértékű, és pontosan milyen különbözőségek fordulhatnak elő? Egyszerűen megfogalmazva: mi van az étlapon, amikor egy organizmus fejlődni kezd? Végül több éves kutatás után arra jutottak, hogy az ecetmuslicák szárnyainak aprólékos összevetése értékes adatokkal járulhat hozzá ezen kérdések megválaszolásához. Az általuk alkalmazott módszer nagyon hasonlóan működik ahhoz, mint amikor a genomokat vetik össze a szakértők.
Az elemzés során az egymásra vetített fényképeken 30 ezer összehasonlítási régiót vetettek össze (vagyis a képek minden egyes pixelét), ami sokkal részletesebb adatokat eredményezett, mint pár tucat tulajdonság összevetése. A gazdag adathalmazból, ahogy már említettük, meglepő egységesség emelkedett ki. A szárnyak a jelek szerint nagyon korlátozottan lehetnek másfélék, és a látványosabb másféleség jegyei is jobbára ugyanazon néhány jellemző változásai nyomán alakultak ki.
A varianciák java a szárnyak tövének közelébe csoportosult, illetve olyan specifikus területekre, mint például a fő véna lefutása. A varianciára hajlamos jellemzők többsége ráadásul összefüggött egymással. Ha a szárny egyik jellemzője nagyon eltért az átlagostól, jellemzően más variábilis tulajdonságok is nagyobb eltéréseket mutattak. Mindez ráadásul független volt a genetikai és környezeti varianciáktól, ami alapján úgy tűnik, hogy utóbbiak hatása külön-külön nagyon korlátozott.
Mindenki azt várta, hogy a szárnyak sokkal változatosabbak lesznek, mondják a kutatók, de úgy tűnik, hogy függetlenül a genetikai „alaprecepttől”, és a külső körülményektől, az állatok felnőve szinte varázslatosan korrigálják a háttérben húzódó eltéréseket, és nagyon egységes formát öltenek. Így viszont a természetes kiválasztódás kapcsán is nagyon korlátozottak a lehetőségek, hiszen csak kis számú, egymással is összefüggő variábilis tulajdonságból lehet „válogatni”.
Más kutatók szerint a variancia hiánya annyiban nem meglepő, hogy robusztusságnak elsődlegesnek kell lennie, hiszen csak így lehet kellő számban működőképes egyedeket biztosítani. Az új vizsgálat ugyanakkor látványosan számszerűsíti, hogy pontosan mennyire korlátozódik a sokféleség a biológiai működőképesség érdekében.
Annak érdekében, hogy a jelenséget még alaposabban megfigyeljék, a szakértőknek más fajok körében is hasonlóan alapos vizsgálatokat kell végezniük a következő években. Így például fosszilis maradványokon, élő fajok csontjain és más struktúrákon vizsgálódni, hogy világosabbá váljon a genetika és a morfológia közti összetett kapcsolat. A Northwestern csapata jelenleg egy újabb kutatáson dolgozik, amelynek keretében még néhány ezer muslicaszárnyat vizsgálnak meg. Ezúttal elsősorban arra kíváncsiak, hogy működik a variancia közeli rokon fajok közt. Ennek keretében többek közt azt remélik, hogy idővel az adatokból képesek lehetnek megjósolni, hogy milyen faj fog kialakulni következőnek az ecetmuslicákból.
