Shane Campbell-Staton, a Princeton biológusa egy álmatlan éjszaka után kezdett foglalkozni a mozambiki elefántokkal. Az evolúciókutató szakértő Youtube-videókat nézett, és így jutott egy el felvételig, amely a Gorongosa Nemzeti Park történetéről készült. A területen 1920-ban vadászati rezervátumot hoztak létre, amelyet 1960-ban alakítottak át nemzeti parkká, ahol már nem a vadászat, hanem az itt élő fajok megóvása és tudományos kutatása volt a cél.
A csaknem idilli állapotoknak azonban véget vetett a mozambiki polgárháború, amely során, 1977–1992 között csaknem a teljes itt élő állatállományt leölték. A kormánycsapatok és az ellenállók egyaránt részt vettek az állatok levadászásában, köztük az elefántok 90 százalékának leölésében. Az állatok agyarát aztán eladták, és fegyvert, illetve utánpótlást vettek a befolyt pénzből.
A természetes okok miatt agyartalan nőstények, amelyek alapvetően ritkák, nagyobb eséllyel élték túl a mészárlást. A háború után ez a jelleg így észrevehetően sokkal gyakoribbá vált.
Campbell-Statonnak a film láttán több kérdése is felmerült: Valóban a természetes kiválasztódás egy drámai példájáról van szó? Ha igen, akkor miért csak a nőstényeket érinti? És mely gének játszottak szerepet a folyamatban? Kíváncsiságból írt egy kollégájának, akik elefántokkal foglalkozott, és feltette neki a kérdéseket.
A kolléga továbbította érdeklődését a nemzeti parkot jobban ismerők felé, spontán kérdéseit ráadásul úgy közvetítette, hogy a címzettek komoly kutatói érdeklődésnek vették. Cambell-Statont rövidesen gorongosai kutatók egész csapata kereste meg, és örömmel ajánlották fel segítségüket „a kutatónak, aki az elefántok agyartalanságának genetikai hátterét szeretné vizsgálni”, emlékszik vissza a szakértő.
Agyarok és gének
Cambell-Statont váratlanul érte a reakció. Egyáltalán nem volt felkészülve egy ilyen kutatásra, bár korábban is a gyors evolúciót vizsgálta, ezt szinte kizárólag kis méretű gyíkokon tette. Amikor azonban meghívást kapott Gorongosába, végül igent mondott. Itt találkozott először Joyce Poole veterán elefántkutatóval, az ElephantVoices nevű állatvédő szervezet egyik alapítójával, akivel közösen vágtak bele a vizsgálatba.
A korábbi évtizedekben rögzített videofelvételek és az aktuális megfigyelések alapján Poole úgy becsülte, hogy az agyartalan nőstények aránya a háború előtti 19 százalékról 51 százalékra nőtt a háború utánra.
A csapat azt is megerősítette, hogy valóban evolúciós válaszról van szó: az intenzív vadászat évei alatt az agyartalan nőstényeknek ötször annyi esélyük volt túlélni, mint agyaros társaiknak. Az elefántok aztán az agyartalanság mögötti géneket továbbadták utódaiknak, így a háború után született nőstényeknek már 33 százaléka volt agyartalan.
A kérdéses gének azonosítása érdekében Campbell-Staton és kollégája, Brian Arnold 15 gorongosai elefánt genomját szekvenálták. A szekvenciákat aztán összevetették, és olyan DNS-szakaszokat kerestek, amelyek eltértek az agyartalan és az agyaros nőstények közt. Az egyik így megtalált régió már elsőre is érdekesnek tűnt, mivel az X kromoszómán foglalt helyet. A szakasznak része volt a AMELX nevű gén is, amely emlősökben a fogzománc termelődését és a fogak növekedését vezérli. Ha a gén működése zavart szenved, a fogak abnormálisan nőnek és törékennyé válnak. Logikusnak tűnt, hogy az AMELX módosulása az elefántoknál is eredményezheti az agyartalanságot, hiszen az agyarok valójában szokatlanul nagyra nőtt fogak.
A felfedezés arra is választ adott, hogy miért csak a nőstények körében terjedt az agyartalanság. Az AMELX közvetlen szomszédságában létfontosságú, a túléléshez szükséges gének kapnak helyet. Ezek a gének annyira szorosan vannak egymás mellett, hogy az AMELX-et érintő változások könnyen végzetessé válhatnak egy olyan állatban, amely csak az X kromoszóma egy másolatát hordozza, vagyis a hímekben.
A nőstények sokkal jobban tolerálják ezt a kockázatot, hiszen két X-szel rendelkeznek, így ha az egyik kromoszómán sérülnek egy létfontosságú gén, a másik mindig ott van tartaléknak. A hímeknél viszont az AMELX működését érintő bármilyen változás könnyen letális lehet. Ezért nincsenek agyartalan hímek Gorongosában: amelyik érintett lett volna a mutációban közülük, az nem volt életképes.
Gyors evolúció
Az agyartalanságban más gének is közreműködhetnek, de egyelőre nem tudni, hogy ezek melyek, illetve jelenleg az sem tisztázott, hogy melyik AMELX-et érintő változások vezetnek az agyar hiányához, és hogyan. A rendelkezésre álló bizonyítékok és a génnel kapcsolatos korábbi kutatások alapján azonban az elég biztosnak tűnik, hogy az AMELX szerepe kulcsfontosságú a változásban. 2009-ben egy másik kutatócsoport beszámolt egy 18 éves nőről, akinek genomjából hiányzott az AMELX gén, és részben a szomszédos gének egy része is. Számos komoly fejlődési probléma mellett az alanynak az egyik oldalsó metszőfoga is hiányzott a másik pedig nagyon apró volt. Az elefántok esetében pontosan ebből a fogból fejlődik ki az agyar.
Campbell-Staton csapata meggyőzően igazolta, hogy a gorongosai elefántok evolúciója az elefántcsont-kereskedelem miatt változott meg
– mondja Kiyoko Gotanda, a Brock Egyetem evolúciós biológusa. Az evolúciós változások általában lassan következnek be, de olykor rendkívüli módon felgyorsulhat a folyamat. A hawaii tücskök mindössze 20 év alatt elnémultak, hogy elkerüljék egy halálos parazita légyfaj támadásait, amely hangjuk alapján azonosította őket.
A Campbell-Staton által előzőleg tanulmányozott anol gyíkok az Irma- és a Maria-hurrikán karibi pusztítása nyomán elkezdtek nagyobb lábujjakat növeszteni és szorosabbá vált a fogásuk. A gyíkok texasi képviselői pedig egy szokatlanul hideg tél után sokkal hidegtűrőbbé váltak. Mindezen változásokat azonban kis testű, gyorsan szaporodó állatok körében figyelték meg. Az elefántok közti agyartalanság azonban mindössze 15 évnyi háború során kezdett terjedni, egy nagyon hosszú életű, lassan szaporodó fajban, ami egészen lenyűgöző, mondja John Poulsen, a Duke ökológusa.
Hasonló trendeket ráadásul más régiókban is megfigyeltek. Zambiában a 1969–1989 között 10 százalékról 38 százalékra nőtt az agyartalan nőstény elefántok aránya a populációban.
Dél-Afrikában mostanra a nőstény elefántok 98 százaléka agyartalan. Ezek a megfigyelések azt sugallják, hogy a nagy testű, lassan szaporodó fajok is képesek nagyon gyorsan alkalmazkodni, ha jelentős evolúciós nyomás éri őket. Ez rendszerint az emberekhez köthető, akik a terület kutatói szerint a legjelentősebb evolúciós tényezőt jelentik jelenleg a Földön.
Kockázatok és mellékhatások
Az alkalmazkodásnak ugyanakkor megvannak a hátulütői. A kromoszomális kötődés miatt, ahogy már említettük, a hímek ezen az úton nem válhatnak agyartalanná. Ahogy azonban egyre több agyartalan nőstény születik, az orvvadászok figyelme egyre inkább a hímek felé fordul, ami a jövőben nagyon problémákhoz vezethet a faj fennmaradása szempontjából, mondja Poulsen.
Az agyar elvesztése ráadásul más szempontból is előnytelen lehet. Az agyar nem csak trófeaként fontos ugyanis, az elefántok aktívan használják, ezzel hántják le a fák kérgét, és ezzel keresnek táplálékot és ásványi anyagokat a talajban. Ezek a tevékenységek, ahogy Rob Pringle, a Princeton ökológusa megmutatta, alapvető szerepet játszanak az szavanna képének formálásában. A sérült fákon gyíkok telepednek meg, a fák pusztulásával pedig tér nyílik az aljnövényzetnek a kibontakozásra.
Egy agyartalan elefántpopuláció persze még mindig sokkal jobb, mintha nem lennének elefántok, de agyar nélkül az állatok nem tudnak úgy funkcionálni ökológiai szempontból, mint agyaros elődeik. Így az agyar elvesztésével a környezet is meg fog változni.
Campbell-Staton és társai ezért a következő időszakban az agyartalanság következményeit tervezik felmérni. Olyan kérdésekre keresik a választ, mint hogy a változás hat-e, és hogyan az állatok étrendjére, és a környezetre, a termőföldre, és más élőlényekre. Ennek tanulmányozása révén remélik a kutatók teljessé tenni a gorongosai elefántok történetét, amelyben összefonódik az elefántcsont iránti feketepiaci igény, egy polgárháború és egy maroknyi gén, amelyek együttesen pár évtized alatt nemcsak egy grandiózus fajt formálhatnak át, de annak tágabb környezetét is.
