The value of research into mite harvestmen
Mở đầu Few people have heard of the mite harvestman, and fewer still would recognize it at close range. The insect is a relative of the far more familiar daddy longlegs. But its legs are stubby rather than long, and its body is only as big as a sesame seed. To find mite harvestmen, scientists go to dark, humid forests and sift through the leaf litter. The animals respond by turning motionless, making them impossible for even a trained eye to pick out. 'They look like grains of dirt,' said Gonzalo Giribet, an invertebrate biologist at Harvard University.
Rất ít người đã từng nghe nói về bọ thu hoạch (mite harvestman), và ít người hơn nữa có thể nhận ra chúng ở cự ly gần. Loài côn trùng này là họ hàng của loài daddy longlegs (bọ thu hoạch chân dài) quen thuộc hơn nhiều. Nhưng chân của nó thì mập thay vì dài, và cơ thể của nó chỉ lớn bằng một hạt mè. Để tìm bọ thu hoạch, các nhà khoa học đi đến những khu rừng tối, ẩm ướt và sàng qua thảm lá mục. Các con vật phản ứng bằng cách đứng bất động, khiến ngay cả một con mắt tinh tường cũng không thể phát hiện ra. 'Chúng trông giống như hạt bụi bẩn,' Gonzalo Giribet, một nhà sinh học động vật không xương sống tại Đại học Harvard, cho biết.
Dr Giribet and his colleagues have spent six years searching for mite harvestmen on five continents. The animals have an extraordinary story to tell they carry a record of hundreds of millions of years of geological history, chronicling the journeys that continents have made around the Earth. The Earth's landmasses have slowly collided and broken apart again several times, carrying animals and plants with them. These species have provided clues to the continents' paths.
Tiến sĩ Giribet và các đồng nghiệp đã dành sáu năm tìm kiếm bọ thu hoạch trên năm châu lục. Các loài vật này có một câu chuyện phi thường để kể—chúng mang một kỷ lục về hàng trăm triệu năm lịch sử địa chất, ghi lại những hành trình mà các lục địa đã thực hiện xung quanh Trái Đất. Các khối đất liền của Trái Đất đã từ từ va chạm và tan rã ra nhiều lần, mang theo động vật và thực vật. Các loài này đã cung cấp manh mối về đường đi của các lục địa.
The notion of continental drift originally came from such clues. In 1911, the German scientist Alfred Wegener was struck by the fact that fossils of similar animals and plants could be found on either side of the Atlantic. The ocean was too big for the species to have traveled across it on their own. Wegener speculated—correctly, as it turned out—that the surrounding continents had originally been welded together in a single landmass, which he called Pangea.
Khái niệm về trôi dạt lục địa ban đầu đến từ những manh mối như vậy. Năm 1911, nhà khoa học Đức Alfred Wegener bị ấn tượng bởi thực tế là hóa thạch của các loài động vật và thực vật tương tự có thể được tìm thấy ở hai bên Đại Tây Dương. Đại dương quá lớn để các loài tự mình vượt qua. Wegener đã suy đoán—và hóa ra là đúng—rằng các lục địa xung quanh ban đầu đã được hàn dính lại với nhau trong một khối đất liền duy nhất, mà ông gọi là Pangea.
Continental drift, or plate tectonics as it is scientifically known, helped move species around the world. Armadillos and their relatives are found in South America and Africa today because their ancestors evolved when the continents were joined. When South America and North America connected a few million years ago, armadillos spread north, too.
Trôi dạt lục địa, hay kiến tạo mảng như tên gọi khoa học của nó, đã giúp di chuyển các loài khắp thế giới. Armadillos (tatu) và họ hàng của chúng được tìm thấy ở Nam Mỹ và Châu Phi ngày nay vì tổ tiên của chúng đã tiến hóa khi các lục địa được nối liền. Khi Nam Mỹ và Bắc Mỹ kết nối vài triệu năm trước, armadillos cũng lan rộng về phía bắc.
Biogeographers can learn clues about continental drift by comparing related species. However, they must also recognize cases where species have spread for other reasons, such as by crossing great stretches of water. The island of Hawaii, for example, was home to a giant flightless goose that has become extinct. Studies on DNA extracted from its bones show that it evolved from the Canada goose. Having colonized Hawaii, it branched off from that species, losing its ability to fly. This evolution occurred half a million years ago, when geologists estimate that Hawaii emerged from the Pacific.
Các nhà địa lý sinh vật học có thể tìm hiểu manh mối về trôi dạt lục địa bằng cách so sánh các loài có liên quan. Tuy nhiên, họ cũng phải nhận ra những trường hợp các loài đã lan rộng vì những lý do khác, chẳng hạn như bằng cách vượt qua những dải nước lớn. Đảo Hawaii, ví dụ, là nơi sinh sống của một loài ngỗng khổng lồ không bay đã tuyệt chủng. Các nghiên cứu về DNA được chiết xuất từ xương của nó cho thấy nó đã tiến hóa từ ngỗng Canada. Sau khi định cư ở Hawaii, nó tách ra khỏi loài đó, mất khả năng bay. Sự tiến hóa này xảy ra nửa triệu năm trước, khi các nhà địa chất ước tính rằng Hawaii nổi lên từ Thái Bình Dương.
When species jump around the planet, their histories blur. It is difficult to say much about where cockroaches evolved, for example, because they can move quickly from continent to continent. This process, known as dispersal, limits many studies. 'Most of them tend to concentrate on particular parts of the world.' Dr Giribet said. I wanted to find a new system for studying biogeography on a global scale.
Khi các loài nhảy (di chuyển nhanh) khắp hành tinh, lịch sử của chúng trở nên mờ nhạt. Khó có thể nói nhiều về nơi gián đã tiến hóa, ví dụ, vì chúng có thể di chuyển nhanh chóng từ lục địa này sang lục địa khác. Quá trình này, được gọi là phát tán (dispersal), giới hạn nhiều nghiên cứu. Tiến sĩ Giribet nói: 'Hầu hết chúng có xu hướng tập trung vào các phần cụ thể của thế giới.' Tôi muốn tìm một hệ thống mới để nghiên cứu địa lý sinh vật học trên quy mô toàn cầu.
Dr Giribet realized that mite harvestmen might be that system. The 5,000 or so mite harvestmen species can be found on every continent except Antarctica. Unlike creatures found around the world like cockroaches, mite harvestmen cannot disperse well. The typical harvestman species has a range of fewer than 50 miles. Harvestmen are not found on young islands like Hawaii, as these types of islands emerged long after the break-up of Pangea.
Tiến sĩ Giribet nhận ra rằng bọ thu hoạch có thể là hệ thống đó. Khoảng 5.000 loài bọ thu hoạch có thể được tìm thấy trên mọi lục địa ngoại trừ Nam Cực. Không giống như các loài vật được tìm thấy khắp thế giới như gián, bọ thu hoạch không thể phát tán tốt. Loài bọ thu hoạch điển hình có phạm vi sinh sống dưới 50 dặm. Bọ thu hoạch không được tìm thấy trên các đảo trẻ như Hawaii, vì những loại đảo này nổi lên rất lâu sau sự tan rã của Pangea.
According to Assistant Professor Sarah Boyer, a former student of Dr Giribet. 'It's really hard to find a group of species that is distributed all over the world but that also doesn't disperse very far.'
Theo Trợ lý Giáo sư Sarah Boyer, một cựu sinh viên của Tiến sĩ Giribet. 'Thực sự khó để tìm thấy một nhóm các loài được phân bố khắp thế giới nhưng cũng không phát tán đi rất xa.'
What mite harvestmen lack in mobility, they make up in age. Their ancestors were among the first land animals, and fossils of daddy longlegs have been found in 400 million-year-ago rocks. Mite harvestmen evolved long before Pangea broke up and have been carried along by continental drift ever since they've managed to get themselves around the world only because they've been around for hundreds of millions of years, Dr Boyer said. Dr Boyer, Dr Giribet and their colleagues have gathered thousands of mite harvestmen from around the world, from which they extracted DNA. Variations in the genes helped the scientists build an evolutionary tree. By calculating how quickly the DNA mutated, the scientists could estimate when lineages branched off. They then compared the harvestmen's evolution to the movements of the continents. 'The patterns are remarkably clear.' Dr Boyer said.
Những gì bọ thu hoạch thiếu về khả năng di chuyển, chúng bù đắp bằng tuổi thọ. Tổ tiên của chúng là một trong những động vật đất liền đầu tiên, và hóa thạch của daddy longlegs đã được tìm thấy trong các tảng đá 400 triệu năm tuổi. Bọ thu hoạch đã tiến hóa rất lâu trước khi Pangea tan rã và đã bị cuốn theo sự trôi dạt lục địa kể từ đó—chúng chỉ di chuyển được vòng quanh thế giới bởi vì chúng đã tồn tại hàng trăm triệu năm, Tiến sĩ Boyer nói. Tiến sĩ Boyer, Tiến sĩ Giribet và các đồng nghiệp đã thu thập hàng ngàn bọ thu hoạch từ khắp nơi trên thế giới, từ đó họ chiết xuất DNA. Sự biến đổi trong các gen đã giúp các nhà khoa học xây dựng một cây tiến hóa. Bằng cách tính toán tốc độ đột biến của DNA, các nhà khoa học có thể ước tính khi nào các dòng dõi tách ra. Họ sau đó so sánh sự tiến hóa của bọ thu hoạch với sự di chuyển của các lục địa. Tiến sĩ Boyer nói: 'Các mô hình rõ ràng đáng kể.'
The scientists found that they could trace mite harvestmen from their ancestors on Pangea. One lineage includes species in Chile, South Africa, Sri Lanka and other places separated by thousands of miles of ocean. But 150 million years ago, all those sites were in Gondwana which was a region of Pangea.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng họ có thể truy tìm bọ thu hoạch từ tổ tiên của chúng trên Pangea. Một dòng dõi bao gồm các loài ở Chile, Nam Phi, Sri Lanka và những nơi khác bị chia cắt bởi hàng ngàn dặm đại dương. Nhưng 150 triệu năm trước, tất cả những địa điểm đó đều nằm trong Gondwana, vốn là một khu vực của Pangea.
The harvestmen preserve smaller patterns of continental drift, as well as bigger ones. After analyzing the DNA of a Florida harvestman, Metasiro americanus, the scientists were surprised to find that it was not related to other North American species. Its closest relatives live in West Africa. Dr Boyer then began investigating the geological history of Florida and found recent research to explain the mystery. Florida started out welded to West Africa near Senegal. North America then collided into them as Pangea was forming. About 170 million years ago, North America ripped away from West Africa, taking Florida with it. The African ancestors of Florida's harvestmen came along the ride.
Bọ thu hoạch bảo tồn các mô hình trôi dạt lục địa nhỏ hơn, cũng như các mô hình lớn hơn. Sau khi phân tích DNA của một loài bọ thu hoạch ở Florida, Metasiro americanus, các nhà khoa học đã ngạc nhiên khi thấy nó không liên quan đến các loài Bắc Mỹ khác. Họ hàng gần nhất của nó sống ở Tây Phi. Tiến sĩ Boyer sau đó bắt đầu điều tra lịch sử địa chất của Florida và tìm thấy một nghiên cứu gần đây để giải thích bí ẩn này. Florida ban đầu hàn dính với Tây Phi, gần Senegal. Bắc Mỹ sau đó va chạm vào chúng khi Pangea đang hình thành. Khoảng 170 triệu năm trước, Bắc Mỹ xé toạc ra khỏi Tây Phi, mang theo Florida. Tổ tiên châu Phi của bọ thu hoạch ở Florida cũng đi cùng trong chuyến trôi dạt đó.
Dr Giribet now hopes to study dozens or even hundreds of species, to find clues about plate tectonics that a single animal could not show.
Tiến sĩ Giribet hiện hy vọng nghiên cứu hàng tá hoặc thậm chí hàng trăm loài, để tìm ra manh mối về kiến tạo mảng mà một loài động vật duy nhất không thể chỉ ra.