Λίγο μετά την ολοκλήρωση της δεύτερης θητείας του ως προέδρου το 1909, ο Teddy Roosevelt πήρε ένα σαφάρι κυνηγιού στην Αφρική υπό την αιγίδα του Smithsonian Institution. Πολλά από τα τρόπαια του Ρούσβελτ λυμαίνονται ως εκθέματα στο Smithsonian και στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στη Νέα Υόρκη. Οι εμπειρίες από το σαφάρι του Roosevelt, βασισμένες στο βιβλίο του African Trails Game (1910), του έδωσαν ισχυρές απόψεις για το πώς τα ζώα αναμειγνύονταν ή όχι με το περιβάλλον τους:
"Οι ασπρόμαυρες είναι συνήθως τα πιο εμφανή χρώματα στη φύση (και όμως βαρύνουν πολλά πλάσματα που έχουν καταφέρει καλά στον αγώνα για τη ζωή). αλλά σχεδόν οποιαδήποτε απόχρωση ... εναρμονίζεται αρκετά καλά με τουλάχιστον κάποια τοπία και σε λίγες περιπτώσεις μεταξύ των μεγαλύτερων θηλαστικών και σχεδόν σε κανέναν από αυτούς που συχνάζουν στις ανοικτές πεδιάδες υπάρχει ο παραμικρός λόγος να υποθέσουμε ότι το πλάσμα κερδίζει ωφελεί οτιδήποτε από αυτό που ονομάζεται χαλαρά "προστατευτικός χρωματισμός". "
Ο Ρούσβελτ αμφισβητεί τις έννοιες της προστατευτικής αξίας του χρωματισμού για δύο λόγους. Πρώτα απ 'όλα, ο εξωστρεφόμενος κυνηγός του αλόγου είχε ελάχιστες δυσκολίες να εντοπίσει, να καταδιώξει και να τσακίσει μεγάλο παιχνίδι. το κομματικό του κυνήγι πυροβόλησε περισσότερα από 500 θηλαστικά. Είναι σαφές ότι τα χρώματα των ζώων δεν τα προστατεύουν από αυτόν . Και δεύτερον, ενώ το γεγονός της εξέλιξης έγινε ευρέως αποδεκτό από τους επιστήμονες (και τον Roosevelt), η εξήγηση του Δαρβίνου για τον πρωταρχικό ρόλο της φυσικής επιλογής ως μηχανισμού εξέλιξης δεν ήταν. Η φυσική επιλογή είχε μειωθεί, ιδίως όσον αφορά το χρωματισμό των ζώων. Πολλοί φυσιοδίφες στη δεκαετία του 1890 είχαν επικρίνει τις δαρβινιακές εξηγήσεις του χρωματισμού, καθώς στερούνται εντελώς αποδεικτικών στοιχείων και προσέφεραν άλλες εξηγήσεις. Για παράδειγμα, ορισμένοι πρότειναν ότι ο χρωματισμός οφείλεται άμεσα σε εξωτερικούς παράγοντες όπως το κλίμα, το φως ή η διατροφή.
Αυτές οι εναλλακτικές ιδέες καταργήθηκαν σύντομα από την εμφάνιση της επιστήμης της γενετικής και από την επίδειξη μέσω πειραμάτων αναπαραγωγής (όπως αυτά που διεξήγαγε αρχικά ο Gregor Mendel) ότι ο χρωματισμός είναι μια κληρονομική ιδιότητα των φυτών και των ζώων. Αλλά μέχρι τα τελευταία χρόνια, δεν γνωρίζαμε πώς τα γονίδια καθορίζουν τον χρωματισμό των ζώων ή πώς η ποικιλία στα γονίδια επηρεάζει τη μεταβολή του χρωματισμού στη φύση. Η νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο γίνονται τα ζωικά χρώματα, ιδιαίτερα των απλών μαύρων και λευκών σχεδίων, καθώς και οι μελέτες πεδίου σχετικά με τα οφέλη και τα μειονεκτήματα των χρωματικών σχημάτων σε διάφορους οικοτόπους, παρέχουν τώρα μερικά από τα καλύτερα παραδείγματα για το πώς λειτουργεί η φυσική επιλογή και η εξέλιξη.
Ένα από τα πιο διαδεδομένα φαινόμενα στο ζωικό βασίλειο είναι η εμφάνιση σκουρόχρωμων ποικιλιών εντός των ειδών. Όλα τα είδη σκώρων, σκαθάρια, πεταλούδες, φίδια, σαύρες και πουλιά έχουν μορφές που είναι όλες ή σχεδόν μαύρες. Ίσως οι πιο γνωστές είναι οι σκοτεινές μεγάλες γάτες, όπως η μαύρη λεοπάρδαλη και η μαύρη jaguar. Αυτά τα όμορφα ζώα εκτίθενται συχνά σε ζωολογικούς κήπους ως περιέργεια, αλλά εμφανίζονται επίσης στη φύση σε σημαντικούς αριθμούς.
Όλες αυτές οι λεγόμενες "μελανικές" μορφές προκύπτουν από την αυξημένη παραγωγή της μελανίνης χρωστικής στο δέρμα, τη γούνα, τις ζυγαριές ή τα φτερά. Η μελανική χρώση μπορεί να εξυπηρετήσει πολλούς ρόλους. Η μελανίνη προστατεύει εμάς και άλλα ζώα από τις υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου. μπορεί να βοηθήσει τα ζώα σε ψυχρότερα κλίματα ή σε υψηλότερα υψόμετρα να ζεσταίνουν το σώμα τους πιο γρήγορα και, σε αντίθεση με το σκεπτικισμό του Roosevelt για τον προστατευτικό χρωματισμό, η μαύρη χρωστική ουσία κρύβει μερικά ζώα από τους θηρευτές.
Στις ερήμους των νοτιοδυτικών Ηνωμένων Πολιτειών, για παράδειγμα, υπάρχουν εκτάσεις από πολύ σκοτεινούς βράχους που παράγονται από ρεύματα λάβας τα τελευταία δύο εκατομμύρια χρόνια. Μεταξύ αυτών των βράχων ζει το ποντίκι του ροκ τσέπη, το οποίο εμφανίζεται σε σκούρο μαύρο και ελαφρύ, αμμώδες χρώμα. Οι φυσιοδίφες της δεκαετίας του 1930 παρατήρησαν ότι τα ποντίκια που βρέθηκαν στους βράχους της λάβας ήταν συνήθως μελανώδη, ενώ εκείνα που περιβάλλουν τους γρανιτικούς βράχους με άμμο ήταν συνήθως ανοιχτόχρωμο. Αυτή η αντιστοίχιση χρώματος ανάμεσα στο χρώμα της γούνας και το υπόβαθρο των οικοτόπων φαίνεται να είναι μια προσαρμογή ενάντια στους θηρευτές, ιδιαίτερα τις κουκουβάγιες. Τα ποντίκια που ταιριάζουν στο χρώμα τους με το περιβάλλον τους έχουν πλεονέκτημα επιβίωσης έναντι των ποντικών που δεν ανταποκρίνονται σε καθένα από τα δύο ενδιαιτήματα.
Το ποντίκι με ροκ τσέπη έρχεται σε δύο χρώματα, σκοτεινό και ελαφρύ. Τα σκοτεινά αυτά αναμειγνύονται καλά με βράχους λάβα (πάνω δεξιά) και τα ελαφρά είναι καμουφλαρισμένα εναντίον ψαμμίτη (πάνω αριστερά). Τοποθετημένα στο "λάθος" περιβάλλον, τα ποντίκια είναι εύκολα για τους θηρευτές να δουν. (Δρ Michael Nachman) 
Οι μαύροι τζάγκουαρ, όπως και το μωρό στην αριστερή πλευρά, έχουν μια μετάλλαξη που τους προκαλεί να παράγουν περισσότερο από τη μελανίνη χρωστικής ουσίας από ό, τι οι κηλίδες των jaguars. (Daniel Karmann / dpa / Corbis) 
Ορισμένες σαύρες του γένους (αυτές είναι από το γένος Aspidoscelis) είναι πιο σκούρες από το συνηθισμένο, χάρη σε μια μετάλλαξη παρόμοια με εκείνη που απαντάται σε σκούρες jaguars ή μαύρα πρόβατα. (Δρ Erica Bree Rosenblum) 
Οι μικρότερες αυτί σαύρες έρχονται σε δύο χρώματα, ανάλογα με την εκδοχή που κληρονομούν ένα γονίδιο που επηρεάζει την παραγωγή μελανίνης. (Δρ Erica Bree Rosenblum) 
Οι σαύρες στο γένος Sceloporous έρχονται σε διάφορα χρώματα, ανάλογα εν μέρει με ποια έκδοση φέρουν ένα γονίδιο μελανίνης. (Δρ Erica Bree Rosenblum) 
Ο βιότοπος των ποντικιών βράχου έρχεται σε δύο χρώματα: σκούρο λάβα βράχο και ελαφρύ ψαμμίτη. (Δρ Michael Nachman) 
Όπου τα ποντίκια τσέπης ροκ ζουν σε σκούρο βράχο λάβας, είναι πιθανότερο να έχουν μια μετάλλαξη που τους προκαλεί να παράγουν περισσότερη μελανίνη και να έχουν σκούρο χρώμα. (Δρ Michael Nachman) Πρόσφατα, ο Michael Nachman και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα έχουν αναλάβει αναλυτικές μελέτες πεδίου και γενετικών μελετών για ποντίκια ροκ τσέπης. Έχουν διαπιστώσει ότι τα ποντίκια διασυνδέονται με ποντίκια από άλλα ενδιαιτήματα και μεταναστεύουν μεταξύ τύπων βράχων. Τα ποντίκια είναι σαφώς ένα είδος, όχι δύο. Έτσι τι κάνει γούνα μαύρο ή φως; Μόνο μερικές διαφορές στον κώδικα ενός μόνο γονιδίου. Αυτή η απλή βάση κληρονομίας σημαίνει ότι η προέλευση των μαύρων ποντικών από τους ανοικτούς γονείς συνέβη σε ένα μόνο ή ένα πολύ μικρό αριθμό μεταλλακτικών βημάτων. Αλλά για τα ποντίκια που εισβάλλουν στον προηγούμενο εξωγήινο βιότοπο των μαύρων βράχων λάβας, αυτά τα μικρά γενετικά βήματα ήταν ένα τεράστιο άλμα από την άποψη της εξέλιξης. Ο Nachman και ο Hopi Hoekstra (τώρα στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ) εκτιμούν ότι τα σκοτεινά ποντίκια έχουν περίπου 60% ή μεγαλύτερο πλεονέκτημα επιβίωσης έναντι των ελαφρών ποντικών στους σκοτεινούς βράχους της λάβα. Με άλλα λόγια, το χρώμα γούνας σε αυτό το είδος είναι σαφώς υπό πολύ ισχυρή φυσική επιλογή.
Το γονίδιο που εμπλέκεται στην προέλευση του μελανισμού σε ποντίκια βράχου ονομάζεται υποδοχέας μελανοκορτίνης 1 ή MC1R ή βραχύ. Αυτό δεν είναι ένα πολύ ενδιαφέρον κενό πληροφοριών, μέχρι να σας πω ότι οι μελανοειδείς μορφές των jaguars, χήνες χιόνι, arctic αλεπού, νεράιδες νεράιδα, banaquits, χρυσό Tamarins λιοντάρι, arktic skua, δύο είδη σαύρες, και των εγχώριων αγελάδων, και τα κοτόπουλα προκαλούνται από μεταλλάξεις σε αυτό το ίδιο γονίδιο. Σε ορισμένα είδη, ακριβώς οι ίδιες οι μεταλλάξεις έχουν συμβεί ανεξάρτητα στην προέλευση των σκοτεινών τους μορφών. Αυτές οι ανακαλύψεις αποκαλύπτουν ότι η εξέλιξη του μελανισμού δεν είναι ένα απίστευτα σπάνιο ατύχημα, αλλά μια κοινή, επαναλαμβανόμενη διαδικασία. Η εξέλιξη μπορεί και επαναλαμβάνεται.
Ο μελανισμός δεν είναι μόνο θέμα απόκρυψης. Η μικρότερη χήνα χιονιού εμφανίζεται επίσης σε δύο μορφές, μια λευκή και μια μελανική "μπλε" μορφή. Σε αυτό το είδος, η ζευγαρωτική προτίμηση των ατόμων ακολουθεί το χρωματικό σχήμα των γονιών τους. Προφανώς, τα νεαρά πτηνά μαθαίνουν το χρώμα των γονιών τους και επιλέγουν τους συντρόφους κατά μήκος των οικογενειακών γραμμών - τα πουλιά από τις μπλε οικογένειες προτιμούν τους μπλε φίλους και τα πουλιά από τις λευκές οικογένειες προτιμούν τους λευκούς συντρόφους. Οι προτιμήσεις ζευγαρώματος μεταξύ των arktic skuas έχουν μια πρόσθετη συστροφή, δεδομένου ότι τα θηλυκά γενικά προτιμούν πιο σκοτεινά αρσενικά. Και τα δύο αυτά είδη πτηνών εξελίσσονται κάτω από τη σεξουαλική επιλογή, μια διαδικασία που επίσης περιγράφεται για πρώτη φορά από τον Darwin, στην οποία ευνοούνται τα γνωρίσματα που είναι πλεονεκτικά για το ζευγάρωμα. Επειδή η σεξουαλική επιλογή έχει τόσο ισχυρή επίδραση στην επιτυχία της ζευγαρώματος, είναι μια πολύ ισχυρή μορφή επιλογής στη φύση.
Μια άλλη κοινή μορφή χρωματισμού των ζώων είναι η έλλειψη χρωματισμού ή αλβινισμού. Αυτή η κατάσταση παρατηρείται συχνά σε φυσικούς πληθυσμούς ζώων που ζουν σε σπηλιές, συμπεριλαμβανομένων ψαριών, καραβίδων, εντόμων, αράχνων και άλλων ειδών. Η κοινή εμφάνιση της αλβινισμού στα ζώα σπηλαίων θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει την πλευρά της εξέλιξης με φυσική επιλογή. Δηλαδή, με ελάχιστο ή καθόλου φως, η φυσική ή η σεξουαλική επιλογή στο χρώμα και το σχέδιο χρωμάτων είναι χαλαρή. Οι μεταλλάξεις που καταργούν την χρωστική ουσία και που γενικά είναι επιβλαβείς για τα ζώα σε άλλα ενδιαιτήματα, είναι ανεκτές στο σκοτάδι αυτών των σπηλαίων.
Αλβινισμός, επίσης, φαίνεται να έχει μια απλή γενετική βάση που το καθιστά "εύκολο" να εξελιχθεί. Πρόσφατα, ο Μέρεντιθ Πρωτάς και ο Cliff Tabin στη Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, ο Bill Jeffery στο Πανεπιστήμιο του Maryland και οι συνεργάτες τους κατέγραψαν τη γενετική βάση της αλβινισμού στο μεσογειακό τυφλό σπήλαιο. Αυτά τα αλμπίνο ψάρια βρίσκονται σε περίπου 30 σπήλαια στην περιοχή Sierra de El Abra στο βορειοανατολικό Μεξικό. Κάθε πληθυσμός προέρχεται από χρωματισμένη, πλήρως ορατή μορφή επιφάνειας ή ποταμού. Οι ερευνητές διερεύνησαν τη γενετική βάση της αλβινισμού σε πληθυσμούς από τις σπηλιές Pachón και Molino και διαπίστωσαν ότι η αλβινισμός σε κάθε πληθυσμό προκλήθηκε από μεταλλάξεις στο ίδιο γονίδιο χρωματισμού, αλλά διαφορετικές ειδικές μεταλλάξεις σε κάθε περίπτωση. Εδώ και πάλι, σε αυτά τα ψάρια, η εξέλιξη επαναλήφθηκε δύο φορές στην αρχή του ίδιου χαρακτηριστικού. Επιπλέον, το συγκεκριμένο γονίδιο που μεταλλάσσεται σε αυτά τα ψάρια είναι επίσης το ίδιο γονίδιο υπεύθυνο για τον αλβινισμό σε ανθρώπους, χοίρους, ποντίκια και άλλα είδη ψαριών.
Οι φυσικές ιστορίες των ποντικιών και των κοραλλιογενών τσέπης δείχνουν ζωηρά πώς τα ζώα έχουν προσαρμοστεί στο νέο περιβάλλον. ανεξάρτητα από το πόσο ξένα είναι αυτά τα ενδιαιτήματα κάποτε στους προγόνους τους. Αυτά τα σκοτεινά ζώα έχουν παράσχει επίσης συγκεκριμένους δεσμούς μεταξύ συγκεκριμένων γονιδίων, φυσικής επιλογής και εξέλιξης στην άγρια φύση, που έχουν επιδιώξει από καιρό οι βιολόγοι. Αν και δεν είναι τόσο μεγαλοπρεπείς όσο τα θηράματα της αφρικανικής σαβάνας, αυτά τα ζώα απεικονίζουν μεγαλύτερα μαθήματα που θα είχαν εκτιμηθεί από τον Roosevelt και μάλιστα δικαιολογούσαν τη δική τους, αν και μικρή, περίπτωση τρόπων για να δείξουν τη συνεχή πρόοδο στην κατανόηση του πώς λειτουργεί η εξέλιξη.
Συντάκτης Bio:
Ο Sean B. Carroll είναι εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin. Το νέο βιβλίο του, « Αξιοσημείωτα πλάσματα: Επικές περιπέτειες στην αναζήτηση των ειδών προέλευσης» (Houghton Mifflin Harcourt), καταγράφει τις εμπειρίες και τις ανακαλύψεις ατρόμητων φυσιολόγων που ανέπτυξαν και προώθησαν τη θεωρία της εξέλιξης.
