Hvorfor evolution ofte favoriserer små dyr og andre organismer

Small ser virkelig ud til at være smuk i evolutionære termer. De største dinosaurer, pterosaurer og pattedyr ser måske imponerende ud, men disse giganter er langt i undertal af mikroskopiske bakterier og encellede alger og svampe. Små organismer er også ældgamle og utroligt modstandsdygtige.

Det første bevis på encellede organismer stammer fra omkring 3,8 milliarder år siden, kort efter at den nydannede Jord var afkølet nok til, at organisk liv kunne opstå. Flercellede dyr udviklede sig for mindre end en milliard år siden, og større og mere komplekse dyr dukkede op for lidt over en halv milliard år siden. I det meste af Jordens historie har planeten været domineret af organismer, der ikke er større end diameteren af ​​et enkelt menneskehår.

Store dyr har en tendens til at tage længere tid om at vokse og nå modenhed, så de formerer sig langsommere. Mens mus har en kort generationstid (hvor lang tid det tager en nyfødt at vokse op og føde) på omkring 12 uger, tager elefanter tættere på 25 år.

Store arter har en tendens til at udvikle sig langsommere og kan være mindre i stand til at klare længerevarende ændringer i det fysiske og biologiske miljø. Større organismer har også en tendens til at klare sig dårligere ved masseudryddelse. Intet meget større end en huskat overlevede asteroidevirkningen, der udslettede dinosaurerne for 66 millioner år siden.

At være meget stor kræver meget mere specialisering og langsommere reproduktion, og begge dele mindsker chancerne for at overleve miljøomvæltninger. For eksempel har større hvirveldyr brug for uforholdsmæssigt tykkere knogler og større muskler. En spidsmus på størrelse med en elefant ville hurtigt brække sine ben, hvis den prøvede at gå.

Så det er ikke overraskende, at mange grupper af dyr ser ud til at stamme fra relativt små størrelser, og de tidligste forgreningsrepræsentanter er typisk ganske små. Søstergrupperne til de vingede insekter omfatter de små springhaler (for det meste mindre end 6 mm), mens de mikroskopiske tardigrader eller "vandbjørne" er søstergruppen af ​​leddyrene (som omfatter edderkopper og krebsdyr) og fløjlsorme.

De tidligste pattedyr og nogle af de tidligste dinosaurer (såsom Eoraptor på mindre end to meter) var også relativt små sammenlignet med deres senere, ofte gigantiske fætre.

Hvorfor overhovedet gider at blive større?

Der er mange fordele ved at være større. Større størrelse kan gøre det lettere at unddrage sig rovdyr (elefanter og hvaler har få andre fjender end mennesker), jage bytte, udkonkurrere rivaler og udholde midlertidige strabadser.

Større organismer har også en tendens til at være bedre til at bevare varme (på grund af deres relativt mindre overflade) og større potentiale for intelligens.

Men forskere mener, at der er en øvre grænse for cellestørrelse. Mekanikken bag celledeling nedbrydes ved meget små og meget store størrelser.

Alle levende ting må også kæmpe med en universel fysisk begrænsning, som Galileo Galilei har bemærket. Større celler har en tendens til at have mindre overfladeareal pr. volumenenhed. Det betyder, at den naturlige bevægelse (diffusion) af molekyler af gasser, næringsstoffer og affald i en ud af cellen ikke er nok til at holde tingene kørende uden et transportsystem. Disse molekyler skal også rejse videre i større celler.

Så at bygge en større organisme involverer to ting. Først grupperer du masser af celler, så de kan arbejde sammen. For det andet, at gøre forskellige celler specialiserede til forskellige jobs – inklusive strukturel støtte, fordøje mad og flytte ting som ilt og CO₂ omkring.

Alternativet er at blive flad eller trådagtig (som hestehårsorme) eller tynd og flad (såsom fladorme). Disse dyr har ikke brug for et internt transportsystem, fordi ingen af ​​deres celler (eller deres indhold) er langt fra den omgivende luft eller vand.

Palæontologen Edward Cope (1840-1897) foreslog, at individer inden for alle slægter har tendens til at stige i størrelse gennem evolutionær tid. Selvom dette er sandt i statistisk forstand, er der mange undtagelser, og masseudryddelsesbegivenheder nulstiller ofte tingene til den mindre ende af spektret.

Tegn størrelsesfordelingen for næsten enhver større gruppe af dyr, og du vil finde en slående positiv skævhed:de fleste arter er meget tættere på den mindste størrelse end den største størrelse inden for deres forældregruppe, og der er relativt få store arter. For eksempel er der flere arter af insekter (omkring 5 millioner) end alle andre grupper af dyr tilsammen, hvilket gør dem uden tvivl den mest succesrige dyregruppe på Jorden.

De fleste insekter er biller, med en gennemsnitlig kropslængde i området 6 mm. Kæmper som Hercules (17 cm lang) og elefant (13 cm lang) biller er ekstremt sjældne.

Den lille størrelse gør det muligt for dyr at leve i en større mangfoldighed af nicher og at opdele ressourcer mere fint og pakke flere arter og individer ind i det samme habitatrum. Insekter er mestre i denne strategi.

De sagtmodige vil arve Jorden – og videre

På trods af organismers tendens til at udvikle sig til større størrelser, har de enkleste og mindste organismer stadig mange utrolige evner, som større organismer mangler.

Mange af disse diminutive "ekstremofile" kan overleve miljøer, der udsletter de fleste andre livsformer.

Nogle archaea (enkeltcellede organismer uden kerner) kan modstå temperaturer over 200°C omkring dybhavsåbninger, mens andre arter kan trives i vand med høj salt-, syre- og alkalikoncentration. Tilsvarende kan de små dyr, tardigrader, modstå temperaturer mellem 150°C og -200°C, rummets vakuum, udtørring i årtier og strålingsdoser 1.000 gange dem, der er nødvendige for at dræbe et menneske.

Der er endda bittesmå nematodeorme i stand til at leve under to miles af fast sten.

Nogle forskere mener, at mikrober kunne overleve interplanetariske rejser inde i meteoritter. Forskere mener også, at ethvert liv, vi finder andre steder i solsystemet, kan have en fælles oprindelse med livet på Jorden – begyndende i det små.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.