Na początku lat 50. H.B.D. Kettlewell, angielski lekarz z zainteresowaniem motyl i zbieranie ćmy, postanowiłem przestudiować niewyjaśnione warianty kolorystyczne ćmy pieprzonej.
Kettlewell chciał zrozumieć trend odnotowany przez naukowców i przyrodników od początku XIX wieku. Trend ten, obserwowany na uprzemysłowionych obszarach Wielkiej Brytanii, ujawnił populację ćmy - raz składały się głównie z jasnych, szarych osobników - które teraz składały się głównie z ciemnoszarego osoby fizyczne. H.B.D. Kettlewell był zaintrygowany: dlaczego ta zmiana koloru miała miejsce w populacji ćmy? Dlaczego ciemnoszare ćmy były bardziej powszechne tylko w obszarach przemysłowych, podczas gdy jasnoszare ćmy nadal dominowały na obszarach wiejskich? Co oznaczają te obserwacje?
Dlaczego wystąpiła ta odmiana kolorów?
Aby odpowiedzieć na to pierwsze pytanie, Kettlewell postanowił zaprojektować kilka eksperymentów. Postawił hipotezę, że coś w regionach przemysłowych Wielkiej Brytanii pozwoliło ciemnoszarym ćmom odnieść większy sukces niż jasnoszare jednostki. Poprzez swoje dochodzenia Kettlewell ustalił, że ciemnoszare ćmy miały większą sprawność fizyczną (co oznacza, że produkowały dalej średnio więcej przeżywających potomstwa) na obszarach przemysłowych niż jasnoszare ćmy (które średnio wyprodukowały mniej przeżywających potomstwo). H.B.D. Eksperymenty Kettlewell ujawniły, że dzięki lepszemu wtapianiu się w ich siedlisko ciemnoszare ćmy były bardziej w stanie uniknąć drapieżnictwa ptaków. Z drugiej strony jasnoszare ćmy były łatwiejsze do zauważenia i złapania przez ptaki.
Ciemnoszare ćmy przystosowane do środowiska przemysłowego
Kiedyś H.B.D. Kettlewell zakończył swoje eksperymenty, pozostało pytanie: co to zmieniło siedlisko ćmy w regionach przemysłowych, które umożliwiało ciemniejszym kolorom wtapianie się w otoczenie lepszy? Aby odpowiedzieć na to pytanie, możemy cofnąć się do historii Wielkiej Brytanii. Na początku XVII wieku miasto Londyn - z dobrze rozwiniętymi prawami własności, prawem patentowym i stabilnym rządem - stało się miejscem narodzin Rewolucja przemysłowa.
Postępy w produkcji żelaza, produkcji silników parowych i produkcji tekstyliów katalizowały wiele zmian społecznych i gospodarczych, które sięgały daleko poza granice Londynu. Zmiany te zmieniły charakter siły roboczej w rolnictwie. Obfite dostawy węgla w Wielkiej Brytanii zapewniły zasoby energii potrzebne do napędzania szybko rozwijającego się przemysłu metalowego, szklarskiego, ceramicznego i piwowarskiego. Bo węgiel nie jest czystym źródłem energii, jego spalanie uwalnia ogromne ilości sadzy w powietrzu w Londynie. Sadza osiadła jako czarny film na budynkach, domach, a nawet drzewach.
Pośród świeżo uprzemysłowionego środowiska Londynu zasypana ćma znalazła się w trudnej walce o przetrwanie. Sadza pokryła i poczerniała pnie drzew w całym mieście, zabijając porosty, które rosły na korze i zmieniając pnie drzew z jasnego szarego wzoru w matowy, czarny film. Jasnoszare ćmy w kształcie pieprzu, które kiedyś wtapiały się w porośniętą korą porosty, stały się łatwym celem dla ptaków i innych głodnych drapieżników.
Przypadek doboru naturalnego
Teoria naturalna selekcja sugeruje mechanizm ewolucji i daje nam sposób na wyjaśnienie zmian, które widzimy w żywych organizmach i zmian widocznych w zapisie kopalnym. Naturalne procesy selekcji mogą oddziaływać na populację w celu zmniejszenia lub zwiększenia różnorodności genetycznej. Rodzaje selekcji naturalnej (znanej również jako strategie selekcji), które zmniejszają różnorodność genetyczną, obejmują: selekcję stabilizującą i selekcję kierunkową.
Strategie selekcji zwiększające różnorodność genetyczną obejmują dywersyfikację selekcji, selekcję zależną od częstotliwości i selekcję równoważącą. Opisane powyżej studium przypadku ćmy pieprzowej jest przykładem selekcji kierunkowej: częstotliwości odmian kolorów zmienia się dramatycznie w tym lub innym kierunku (jaśniej lub ciemniej) w odpowiedzi na dominujące siedlisko warunki.