https://bodybydarwin.com
Slider Image

En evolutionær biolog påtager sig superheltenes absurde kroppe

2021

Evolutionsbiolog Shane Campbell-Staton elsker at læse tegneserier næsten lige så meget som han elsker at studere usædvanlige dyr. Nu kombinerer han sine tvillinger i en ny podcast, Superhelternes biologi, co-vært af kolleger Arien Darby. Podcasten bruger tegneseriekarakterer til at udforske store ideer inden for videnskab og teknologi. Campbell-Staton satte sig for nylig sammen med Nexus Media for at tale om sit nye projekt, hans foretrukne superhelter og hans igangværende forskning i måderne, hvorpå klimaændringer driver udviklingen. Dette interview er redigeret for længde og klarhed.

Vi prøver at tage figurer fra tegneserieuniverset, ikke kun superhelte, men også andre figurer af science fiction - dinosaurier, robotter, gigantiske monstre. Vi bruger dem som arketyper til at udforske det sted, hvor fakta møder fiktion.

Det, der sandsynligvis adskiller Peter Parker fra andre superhelter i tegneserieuniverset, er vel, at han bruger disse væv. Disse webs er en enorm del af hans persona. Og Spider-Man producerer ikke edderkoppesilke på den måde, som en edderkop ville. Han skal konstruere det.

Så det første spørgsmål i dette scenarie er Hvad ville han bruge som inspiration? ”Det er klart, at der er en enorm mangfoldighed af edderkopper i verden. Hvis du prøver at udvikle et værktøj, vil du gå ud i den virkelige verden og se hvordan dyr har fundet ekstreme løsninger til at løse lignende problemer. Dette er et rigtig gyldigt og populært middel for forskere til at vikle deres hoveder rundt om problemer, der præsenteres i den virkelige verden. Det kaldes bioinspireret teknik.

Når vi overvejer Spider-Man, er et spørgsmål, Kan edderkoppebaner virkelig udfører det, vi ser i tegneserierne? Hvis vi ser på silkeens biomekanik, viser svaret sig at være yes. Edderkopsilkes er ekstremt stærke og meget alsidige. Træklinjen af ​​edderkoppesilke, pund for pund, er stærkere end stål. Hvis du skalerer det op til størrelsen på de væv, som Spider-Man producerer, kunne de meget let understøtte hans kropsvægt og hjælpe ham med at fange dårlige fyre.

En af de centrale plotlinier for Flash er hans evne til at bevæge sig mellem parallelle universer. Du har adskillige parallelle verdener, der vibrerer ved lidt forskellige frekvenser, og du har lidt forskellige versioner af superhelte og andre karakterer i disse forskellige universer. De møder aldrig hinanden, og de ser aldrig hinanden, fordi de vibrerer ved forskellige frekvenser. Flashen er i stand til at vibrere fra et univers til et andet univers, så han kan udforske hele DC Comics multivers.

Hvis vi følger Flashen efter hans eventyr, ser du ikke kun den samme art på de fleste af disse parallelle jordarter - du ser f.eks. Mennesker - ser du også forskellige variationer af de samme individer dukker op over hver af disse jordarter. At tænke på multiversen inviterer spørgsmålet, "Hvis du har fire og en halv milliard år med evolution, der spiller uafhængigt af hver af disse jordarter, og du får næsten det samme resultat hver gang, hvad siger det så om udviklingsprocessen?"

Dette er et klassisk spørgsmål inden for evolutionær biologi: Hvis du afspiller evolutionsbåndet, får du det samme resultat igen og igen? Dette er et spørgsmål, som folk har jaget i årtier. I nogle tilfælde i den virkelige verden ser vi, at svaret er ”ja.” Hvis de præsenteres for de samme miljøudfordringer, driver naturlig udvælgelse uafhængigt udviklende afstamninger ned ad meget lignende bane.

På den anden side er der engangsbegivenheder, mærkedomme som den ænderegulerede platypus. Den har en regning og en beverhale, den bruger til at navigere gennem vandet og finde krebs og krebsdyr og lignende ting. Der er mange dyr, der lever i meget ensartede levesteder og har meget ens livsstil, men ingen af ​​dem ligner noget andet næsehud.

Nemlig. I den virkelige verden har vi kun en jord, men der er måder, som forskere i den virkelige verden kan studere gentagelighed. I nogle tilfælde studerer de øer, der fungerer som uafhængige universer. I andre tilfælde ser de på bakterier, der udvikler sig i petriskåle. Et laboratorium fuldt af petriskåle repræsenterer en multiverse. Du kan give uafhængigt udviklende afstamning af bakterier den samme udfordring for at se, om de finder de samme løsninger. Det er ikke så cool som at krydse DC-multiversen som Flash, men meget lignende teknikker bruges til at udforske gentageligheden af ​​evolution i den virkelige verden.

Jeg kom faktisk ind i tegneseriebøger ret sent i livet, da jeg var kandidatstuderende ved min ph.d. ved Harvard. I processen med at skrive min afhandling begyndte jeg at blive temmelig stresset. Jeg havde brug for noget, der var intellektuel slik, noget for at få tankerne væk fra akademiens hårdhed.

Jeg kan huske, at jeg gik gennem Harvard Square en aften, og jeg passerede denne underjordiske tegneseributik, og i vinduet så jeg denne tegneserie. Det var Superman vs. Muhammad Ali. Det havde dette virkelig store klassiske omslag, hvor Muhammad Ali stod overfor med Superman, og de havde begge boksehandsker på, og jeg tænkte, “Jeg må se, hvordan dette ender.” Superman og Muhammad Ali vender ud i et rum, der har rødt -sun-stråling, som dybest set gør Superman menneskelig, og Muhammad Ali pisker hans røv virkelig grundigt. Det var den første tegneserie, jeg nogensinde har købt, og den fik mig til at hænge sammen.

Jeg gik tilbage til butikken og fik et par forskellige tegneserier, og det var min skyldige glæde, mens jeg skrev min afhandling. Da jeg læste tegneserier, begyndte jeg at komme med alle disse virkelig underlige spørgsmål. Et bestemt scenarie ville præsentere sig i en tegneserie, og jeg ville undre mig over biologien bag det. Dette blev så vedvarende, at jeg underviste på et lille kursus i Harvard om superheltenes biologi. Vi talte om Batman. Vi talte om Ironman. Vi talte om zombier. Vi talte om Flash og et par andre tegneserier. Mange af undergradserne kom væk fra dette kursus efter at have lært en masse af de klassiske ideer, som de ville have lært i et intro-biokursus. Det er hvad der gød podcasten.

Jeg vil være adjunkt ved UCLA, der starter i juli, og at det faktisk er det første kursus, som jeg har undervist på UCLA. Vi taler om alt fra evolution og fysiologi til hjernemaskinesamling og kunstig intelligens.

I vores sidste afsnit talte vi om Jurassic Park og genoplive antikke arter. Det er klart, dette er et rigtig sjovt emne at tale om. Jeg interviewede Beth Shapiro, en genetiker, der fokuserer på bevaringsgenetik og genomerne af gamle arter, og vi talte om, hvorvidt det er muligt at få DNA fra dinosaurier, og hvordan vi går fra at få gener fra en uddødd art til at skabe et levende, åndedyr. Det er alt sammen sjovt at tænke på, men det sidste spørgsmål er "Hvorfor skulle vi gøre dette?"

Hvis vi ikke planlægger at genoplive gamle dinosaurer og have det sjovt at spise bomuldsgodteri, når de ser dem gøre deres ting, hvorfor investerer vi så meget i denne teknologi? Det viser sig, at den samme teknologi bruges lige nu til at hjælpe med at bevare arter, der er på randen af ​​udryddelse og potentielt bringe tilbage arter, der er blevet drevet udryddet af menneskelig aktivitet.

Vi har lige fået nyheder om, at den sidste mandlige, hvide, hvide næsehorn døde. Det er klart, at vi har arter som dodofuglen og passagerduen og den sorte fodret, som er på randen af ​​udryddelse. Det bringer tanken om genetisk redning op. Evnen til at tænke på arten af ​​en art og genindføre forbedrede versioner af disse genomer i vilde populationer for at hjælpe dem med at komme sig - den samme teknologi ville være nødvendig for at bringe en uldig mammut tilbage.

Jeg er en herpetolog ud af hjertet, så jeg arbejder mest på krybdyr og amfibier. Meget af mit nylige arbejde undersøger, hvordan ændringer i klima påvirker vilde befolknings form og funktion. Jeg offentliggjorde et papir sidste år, hvor jeg kiggede på virkningerne af de polære hvirvelstorme, der fejede sydøst om vinteren 2013 til 2014. Polarvirvelen er et mønster af arktisk luft, der spiraler omkring vores poler. Efterhånden som planeten varmes opvarmes polerne hurtigere end mellembreddegrader, hvilket får dette mønster til at blive mere bølget, og det sender disse periodiske bunter af polær luft til mellemvidde breddegrader. Her i Nordamerika forårsager det disse ekstreme kolde begivenheder.

Det skete lige så, at i slutningen af ​​2013 studerede jeg udviklingen af ​​koldtolerance hos denne ene krybdyrart, den grønne anole firben, der er hjemmehørende i USA, men dens forfædre kommer fra Cuba, som er meget varm og termisk stabil . Så jeg havde data om koldtolerance i disse populationer. Jeg havde data om genekspression.

Så jeg udnyttede denne særlige begivenhed til at spørge: ”I de overlevende fra denne storm ser vi nogen tegn på, at naturlig udvælgelse finder sted?” Og svaret, i dette tilfælde, var ”ja.” Vi så det i den sydlige del af artsområdet var overlevende af stormen markant mere koldtolerante end befolkningen var før stormen.

Jeg tror, ​​dette er noget, vi i stigende grad kommer til at forstå. Når vi tænker på nutidig udvikling, er dette et felt, der kun er et par årtier gammelt. Nu begynder vi at se en uptick i antallet af mennesker, der er fokuseret på at forsøge at forstå, hvordan menneskelige forstyrrelser i miljøet ikke kun påvirker økologi og udryddelse, genstrøm og artsfordeling, men også udviklingsprocessen. Og vi begynder at se beviser for, at dyr rundt om i verden tilpasser sig.

Jason Munshi-South udfører arbejde i New York City og ser på mus, der er tilpasset bymiljøer, og han ser meget stærke underskrifter på udvælgelse i diæt. Mus, der bor i byer, spiser meget af den junkfood, som folk efterlader, mens deres kusiner i mere naturlige levesteder spiser græs og frø og insekter og den slags ting. Som svar synes generne, der er involveret i fordøjelsesprocesserne, at adskille sig mellem byer og naturlige levesteder.

Forurening er også en faktor. Andrew Whiteheads gruppe har undersøgt forureningstilpasning i små fisk kaldet killifish. Han har vist, at disse dyr har koloniseret disse meget forurenede farvande flere forskellige gange, og vi ser disse gentagne underskrifter af selektion i dele af genomet, der hjælper dem med at klare de skadelige virkninger af at være i disse forurenede farvande.

Jeg synes, det er let, når du hører, at tingene udvikler sig adaptivt, at tro, at tingene kommer til at være okay, men vi ved stadig ikke. Fordi tinget er, når vi taler om naturlig udvælgelse, kommer det til en pris: død. Når man har et ekstremt pres med en stor dødstal, tilpasses de personer, der er tilbage, bedre, men i mellemtiden går al denne genetiske variation, der ville have været i befolkningen, tabt, fordi alt køres ned på dette specifikke bane.

I tilfælde af den polære virvelstorm, hvad sker der hvis det it dr dr er en tørke næste gang? Eller en hetebølge? Linjer, der måske er blevet bedre tilpasset til disse typer begivenheder, kan gå tabt nu. Vi ved bare ikke. Der er meget mere data, der skal indsamles for at forstå, hvordan de forskellige typer af selektiv pres fra ekstreme vejrbegivenheder til urbanisering til forurening spiller ud over længere perioder for at afgøre, hvem der overlever, hvem der dør, og hvordan det oversættes til udryddelse og speciation og andre vigtige biologiske processer.

Det er sjovt, fordi jeg tror, ​​at de fleste af mine yndlings superhelte faktisk er videnskabsfolk. Spider-Man er naturligvis en favorit af mine. Peter Parker er et af de mest strålende sind i Marvel-universet. Bruce Banner Jeg elsker mig noget Hulk. He s en af ​​mine go-to-figurer. Batman er åbenlyst klassisk. Der er lige så meget til den karakter, så meget dybde og historie. He s har en mørk side, som man ikke ser i mange andre karakterer.

Når vi bevæger os sammen med podcasten, fortsætter vi med at tænke på udlændinge og gigantiske monstre og robotter og kunstig intelligens og alle disse fantastiske ideer og udforske videnskaben bag dem. Jeg synes, det er virkelig vigtigt at bringe disse samtaler til den virkelige verden. Vi bliver kastet så meget information overalt. Det er ikke nødvendigvis alt fra hæderlige kilder. Hvis vi kan gennemgå denne mentale øvelse med at adskille fakta fra fiktion, når det kommer til disse fantastiske ideer som tegneserie-superhelte, måske kan det hjælpe os med at skelne faktum fra fiktion, når det drejer sig om de mere alvorlige spørgsmål, som klimaændringer.

Jeremy Deaton skriver for Nexus Media, et syndikeret nyhedskab, der dækker klima, energi, politik, kunst og kultur. Du kan følge ham @deaton_jeremy .

38 procent rabat på et Dyson-vakuum og andre gode tilbud, der sker i dag

38 procent rabat på et Dyson-vakuum og andre gode tilbud, der sker i dag

Hvordan frygt for beklagelse barrierer os til usunde job og forhold

Hvordan frygt for beklagelse barrierer os til usunde job og forhold

Køkkenkrydder ser overraskende anderledes ud i naturen

Køkkenkrydder ser overraskende anderledes ud i naturen