Surkastuma
Vestigiaalielimet ovat kehon elimiä, jotka ovat pienempiä ja yksinkertaisempia kuin sukulaislajeilla. Ne ovat menettäneet tai lähes menettäneet alkuperäisen ominaisuutensa.
Vestigiaalisuus on todiste evoluutiosta, sillä ne ovat järkeviä vain, jos evoluutiota on tapahtunut. Ne olivat yksi esidarwinistisen luonnonhistorian arvoituksista. Arvoitus katosi, kun biologit tajusivat, että ne olivat aikoinaan toimivia sopeutumia nykyisten eläinten esi-isissä.
Niitä esiintyy eläimissä (ja kasveissa), jotka ovat muuttaneet elämäntapaansa esi-isiensä tapaan. Niinpä käärmeet menettivät jalkansa, kun niiden liikkumisjärjestelmä muuttui. Eräällä käärmetyypillä - booilla - on kuitenkin jäljellä olevat takajalat ja lantio. Ihmisen umpisuoli on toinen esimerkki. Se oli paljon suurempi, ja siihen oli varastoituna mikrobeja, jotka tuottivat sellulaasia kasvien soluseinien hajottamiseksi. Lehdet ovat apinoiden pääravintoa, mutta ne eivät ole ihmisen ruokavalion pääosa. Lajimme ei pysty sulattamaan selluloosaa.
Käyttämätön elin yleensä rappeutuu ja pienenee tai häviää kokonaan. Näin pimeissä luolissa elävät sammakkoeläimet menettävät näkönsä ja ruumiinvärinsä. Mutaatiot kasaantuvat. Kaikki rakenteet tarvitsevat energiaa kehittyäkseen, ylläpitääkseen ja painaakseen. Tämä ja osan sairastumisriski (esim. infektio, syöpä) aiheuttavat jonkin verran valintaa sellaisten osien poistamiseksi, jotka eivät enää auta organismin kuntoa.
Ihmisen umpilisäke oli valikoitunut sitä vastaan, koska umpilisäkkeen tulehdus oli aiheuttanut kuolemantapauksia. Umpilisäkkeen tulehdusta ei voitu hoitaa ennen nykyaikaa. Valintapaine oli luultavasti heikko, koska useimmat tapaukset ilmenevät hedelmällisyyden huippu-iän jälkeen.
Luolassa elävän sammakkoeläimen Gammarus minusin havainnot osoittivat aktiivista valikoitumista niiden silmiä vastaan. Parittelun yhteydessä urokset pysyvät naaraidensa päällä noin viikon ajan hedelmöittymisen jälkeen ja vartioivat niitä muilta uroksilta. Paritettujen urosten silmien kokoa verrattiin parittomien urosten silmien kokoon. Paritettujen urosten silmien koot olivat pienemmät kuin parittomien urosten. On selvää, että paritetuilla uroksilla on keskimäärin suurempi hedelmällisyys kuin parittomilla uroksilla. Valintagradientiksi arvioitiin -0,30, mikä tarkoittaa, että valinta pienille silmille oli melko voimakasta. Tutkijat olettivat, että näön menettäminen vapautti enemmän hermostoa muiden aistimusten käsittelyyn. p310
Toisinaan valinta muuttaa elimistön perimäelimet uuteen tehtävään. Niinpä nisäkkäiden korvanivelet olivat aikoinaan Therapsida-alkuisten nisäkkäiden leuan luita. Kärpästen kantakalvot ovat täydellinen esimerkki. Tästä ilmiöstä on keksitty sana eksaptaatio.
Fitness
Kaikki toiminnot ja rakenteet kehittyvät ja muuttuvat, koska ne vaikuttavat organismin biologiseen kuntoon. Niiden ansiosta on todennäköisempää tai epätodennäköisempää, että yksilöt lisääntyvät ja tuottavat geenejä seuraavalle sukupolvelle. Niinpä esimerkiksi sammakon kyky selviytyä paikallisen myrkkykäärmeen puremasta lisää sen kuntoa. Mutta jos se asuu alueella, jossa käärmettä ei esiinny, se vähentää sen kuntoa. Tämä johtuu siitä, että se joutuu kantamaan monimutkaisen mekanismin "kustannukset" saamatta mitään etua selviytymisessä ja lisääntymisessä. Se toimii myös toisinpäin. Käärmeiden, jotka syövät myrkyllisiä saaliseläimiä, on käytettävä keinoja selviytyäkseen saaliseläinten myrkyistä. Käärmeen ruoansulatus ja aineenvaihdunta on hitaampaa, ja ne liikkuvat hitaammin. Ks. karkeakuorinen vesimyyrä ja sukkanauhakäärme.
Kaikella on hintansa: joko se kuluttaa energiaa tai sen rakenne vie tilaa, jota voitaisiin käyttää toisin.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä ovat vestigiaalielimet?
V: Vestigiaalielimet ovat kehon elimiä, jotka ovat pienempiä ja yksinkertaisempia kuin sukulaislajeissa. Ne ovat menettäneet tai melkein menettäneet alkuperäisen ominaisuutensa, ja ne antavat todisteita evoluutiosta.
K: Miten vestigiaalielimiä esiintyy?
V: Vestigiaalielimiä esiintyy eläimillä (ja kasveilla), jotka ovat muuttaneet elämäntapaansa esi-isiensä tapaan. Esimerkiksi käärmeet menettivät jalkansa, kun niiden liikkumisjärjestelmä muuttui.
K: Mikä on esimerkki ihmisellä esiintyvästä vestigiaalielimestä?
V: Ihmisen umpilisäke on esimerkki ihmisellä esiintyvästä vestigiaalielimestä. Se oli paljon suurempi ja säilytti mikrobeja, jotka tuottivat sellulaasia kasvien soluseinien hajottamiseksi, mutta sitä ei enää käytetä, koska lehdet eivät kuulu ihmisen pääasialliseen ruokavalioon.
K: Miksi käyttämättömät elimet yleensä rappeutuvat?
V: Käyttämättömät elimet rappeutuvat yleensä siksi, että ne vaativat energiaa kehitykseen, ylläpitoon ja painoon, mutta eivät tarjoa mitään hyötyä eliön kunnolle, joten niitä vastaan kohdistuu valintapaine. Lisäksi ne voivat olla alttiimpia sairauksille, kuten infektioille tai syövälle, jos ne jätetään käyttämättä.
Kysymys: Voiko valinta muuttaa rihlattoman elimen joksikin hyödylliseksi?
V: Kyllä, toisinaan valinta voi muuttaa elimen joksikin hyödylliseksi - tätä ilmiötä kutsutaan eksaptaatioksi. Esimerkkinä voidaan mainita nisäkkäiden korvakivekkeet, jotka olivat aikoinaan Therapsida-nimisten varhaisnisäkkäiden leuan luita.
K: Mitä tutkijat havaitsivat luolassa asuvasta sammakkoeläimestä Gammarus minus?
V: Tutkijat havaitsivat aktiivista valintaa luolassa elävän sammakkoeläimen Gammarus minusin silmien parittelua vastaan - paritetuilla uroksilla oli keskimäärin pienemmät silmät kuin parittomilla uroksilla, mikä johtui pieniin silmiin liittyvästä suuremmasta hedelmällisyydestä, sillä pienet silmät vapauttavat enemmän hermoston resursseja muiden aistitietojen käsittelyyn.
