Yapay Zeka, Dünya’nın Biyolojik Kitlesel Yok Oluşlarında Şaşırtıcı Modeller Keşfediyor
Kitlesel yok oluşların birçok yeni türün evrimleşmesine izin verdiği fikri, evrimde merkezi bir kavramdır, ancak fosil kayıtlarını incelemek için yapay zeka kullanan yeni bir çalışma, bunun nadiren doğru olduğunu ve başka bir açıklama olması gerektiğini ortaya koyuyor.
Charles Darwin’in dönüm noktası niteliğindeki eseri Türlerin Kökeni Üzerine, evrim teorisinin güzel bir özetiyle sona ermektedir: “Bu yaşam görüşünde, çeşitli güçlere sahip, başlangıçta birkaç forma veya tek bir formda solunan bir ihtişam vardır. ; ve bu gezegen sabit yerçekimi yasasına göre dönerken, bu kadar basit bir başlangıçtan itibaren, en güzel ve en harikulade sonsuz formlar evrimleşti ve evrimleşiyor.”
Aslında, bilim adamları şimdiye kadar var olan türlerin çoğunun neslinin tükendiğini biliyor. Türlerin bu yok oluşu, bilim adamlarının kitlesel yok olma olayları olarak adlandırdığı birkaç büyük geçici dengesizlikle birlikte, Dünya tarihinde yenilerinin ortaya çıkmasıyla kabaca dengelendi.
Bilim adamları uzun zamandır kitlesel yok oluşların türlerin evriminde verimli dönemler veya “yaratıcı yıkım” adı verilen bir model olan “radyasyonlar” yarattığına inanıyorlardı.
Tokyo Teknoloji Enstitüsü’ndeki Dünya-Yaşam Bilimleri Enstitüsü’ne (ELSI) bağlı bilim adamları tarafından yönetilen yeni bir çalışma, fosil türlerinin birlikte oluşumunu incelemek için makine öğrenimini kullandı ve radyasyonların ve yok oluşların nadiren bağlantılı olduğunu ve bu nedenle kitlesel yok oluşların nadiren muhtemel olduğunu buldu ve karşılaştırılabilir ölçekte radyasyonlara neden olur.
Yaratıcı yıkım, klasik evrim kavramlarının merkezinde yer alır. Açıkça görülüyor ki, birçok türün aniden ortadan kaybolduğu ve birçok yeni türün aniden ortaya çıktığı dönemler var. Bununla birlikte, bu çalışmanın kütle radyasyonları olarak adlandırdığı, kitlesel yokolmalara benzer ölçekte radyasyonlar, yok olma olaylarından çok daha az analiz aldı.
Bu çalışma, Phanerozoic Eon olarak adlandırılan fosillerin mevcut olduğu dönem boyunca hem yok oluşun hem de radyasyonun etkilerini karşılaştırdı.
Fanerozoik (Yunanca “görünen yaşam” anlamına gelir), Dünya’nın toplam ~ 4,5 milyar yıllık tarihinin en son ~ 550 milyon yıllık dönemini temsil eder ve paleontologlar için önemlidir: bu dönemden önce var olan organizmaların çoğu kolayca fosil oluşturmayan mikroplar, bu nedenle önceki evrim kayıtlarını gözlemlemek zor.
Yeni çalışma, yaratıcı yıkımın Fanerozoik sırasında türlerin nasıl ortaya çıktığına veya yok olduğuna dair iyi bir açıklama olmadığını öne sürüyor ve evrimsel radyasyonun en dikkat çekici zamanlarının çoğunun, Kambriyen gibi yeni evrimsel ve ekolojik alanlara girdiğinde meydana geldiğini öne sürüyor, hayvan çeşitliliğinin patlaması ve orman biyomlarının Karbonifer genişlemesi.
Mikropların hakim olduğu önceki ~ 3 milyar yıl için bunun doğru olup olmadığı bilinmemektedir, çünkü böylesine eski bir çeşitlilik hakkında kaydedilen bilgilerin kıtlığı benzer bir analize izin vermedi.
Paleontologlar, Fanerozoik fosil kayıtlarındaki en şiddetli kitlesel yok oluş olaylarından birkaçını belirlediler. Bunlar temel olarak, türlerin% 70’inden fazlasının yok olduğu tahmin edilen Permiyen sonu kitlesel yok oluş gibi büyük beş kitlesel yok oluşu içerir.
Biyologlar şimdi, tarımın genişlemesinin neden olduğu avlanma ve arazi kullanım değişiklikleri de dahil olmak üzere insan faaliyetlerinden kaynaklandığını düşündükleri “Altıncı Kitlesel Yokoluş” a giriyor olabileceğimizi öne sürdüler.
Önceki “Büyük Beş” kitlesel yok oluşların yaygın olarak bilinen bir örneği, 65 milyon yıl önce bir göktaşı Dünya’ya çarptığında ortaya çıkmış gibi görünen Kretase- Tersiyer olandır (genellikle “KT” olarak kısaltılır ve Kretaceous’un Almanca yazımı kullanılarak kısaltılır). , kuş olmayan dinozorları yok ediyor.
Fosil kayıtlarını inceleyen bilim adamları, kitlesel yok oluş olaylarının özellikle verimli radyasyonlar yarattığına inanmaya başladılar.
Örneğin, KT dinozoru yok etme olayında, geleneksel olarak, memeliler gibi organizmaların yeniden kolonileşmesine ve “yayılmasına” izin veren, her türden yeni memeli türünün evrimine izin veren ve nihayetinde temeli atan bir çorak arazinin yaratıldığı varsayılmıştır.
Diğer bir deyişle, KT’nin “yaratıcı yıkım” olayı gerçekleşmemiş olsaydı, belki de bu soruyu tartışmak için burada olmazdık.
Yeni çalışma, ELSI bilim adamlarının ve ziyaretçilerinin sık sık öğle yemeği yediği ve yeni sohbetler başlattığı geniş bir ortak salon olan ELSI’nin “Agora” sında gündelik bir tartışmayla başladı.
Makalenin yazarlarından ikisi, evrimsel biyolog Jennifer Hoyal Cuthill (şu anda Birleşik Krallık’taki Essex Üniversitesi’nde araştırma görevlisi) ve fizikçi / makine öğrenimi uzmanı Nicholas Guttenberg (şu anda Çek Cumhuriyeti’nde GoodAI ile işbirliği içinde çalışan Cross Labs’ta araştırma bilimcisi), Çalışma başladığında her ikisi de ELSI’de doktora sonrası bilim adamları olan, fosil kayıtlarını görselleştirmek ve anlamak için makine öğreniminin kullanılıp kullanılamayacağı sorusu etrafında dönüyorlardı.
ELSI’ye yaptıkları ziyaret sırasında, COVID-19 salgını uluslararası seyahati kısıtlamaya başlamadan hemen önce, yok olma ve radyasyon olayları arasındaki ilişkiyi incelemek için analizlerini genişletmek için hararetle çalıştılar.
Bu tartışmalar, yeni verilerini kitlesel yok oluşlar ve radyasyonlarla ilgili mevcut fikirlerin genişliği ile ilişkilendirmelerine izin verdi. Makine öğreniminin yardımıyla tanımlanan evrimsel kalıpların, geleneksel yorumlardan temel yönlerden farklı olduğunu çabucak keşfettiler.
Ekip, Phanerozoik fosil kayıtlarındaki türlerin zamansal birlikte oluşumunu incelemek için yeni bir makine öğrenimi uygulaması kullandı ve neredeyse iki yüz bin türü içeren devasa küratörlü, kamuya açık bir veritabanındaki bir milyondan fazla girişi inceledi.
Baş yazar Dr. Hoyal Cuthill, “Yaşam tarihini anlamanın en zorlu yönlerinden bazıları, muazzam zaman çizelgeleri ve dahil olan türlerin sayısıdır.
Dr. Jennifer Hoyal Cuthill
Yer Bilimlerinde Misafir Araştırmacı, Essex Üniversitesi
Özellikle bilgisayar ve matematik kullanarak, doğal dünya ve yaşam tarihi hakkında yeni şeyler öğrenmekle ilgileniyorum. Bristol ve Cambridge Üniversitelerinde Zooloji (BSc hons) ve Paleobiyoloji (MSc, PhD) eğitimi aldım. O zamandan beri Sydney Üniversiteleri, Cambridge ve Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nde matematiksel biyoloji, biyoinformatik ve evrim bilimi alanlarında doktora sonrası araştırmalar yaptım.
Yeni makine öğrenimi uygulamaları, bu bilgileri insan tarafından okunabilir bir biçimde görselleştirmemize izin vererek yardımcı olabilir.
Bu, deyim yerindeyse, ellerimizin avuçlarında yarım milyar yıllık evrimi tutabileceğimiz ve gördüklerimizden yeni içgörüler elde edebileceğimiz anlamına geliyor. “
Nesnel yöntemlerini kullanarak, daha önce paleontologlar tarafından tanımlanan “büyük beş” kitlesel yok oluş olaylarının, makine öğrenimi yöntemleriyle, ek kitlesel yok oluşlar, iki birleşik kitlesel yok olma-radyasyon olayı ve on beş kütle radyasyonu, yok olmanın radyasyonu geride bıraktığı ya da tam tersi olan önemli kesintilerin ilk % 5’i arasında olduğunu buldular.
Şaşırtıcı bir şekilde, yok olma sonrası radyasyonların önemini vurgulayan önceki anlatıların aksine, bu çalışma, en karşılaştırılabilir kütle radyasyonlarının ve yok oluşlarının, aralarında nedensel bir ilişki fikrini çürüterek, zaman içinde yalnızca nadiren çiftlendiğini buldu.
Ortak yazar Dr. Nicholas Guttenberg, “Ekosistem dinamik, yeni bir şeyin ortaya çıkmasına izin vermek için mevcut bir parçayı kesmeniz gerekmiyor.” dedi.
Ekip ayrıca, radyasyonların aslında mevcut ekosistemlerde büyük değişikliklere neden olabileceğini keşfetti, bu da yazarların “yıkıcı yaratım” dediği bir fikir.
Phanerozoic Eon sırasında, ortalama olarak, herhangi bir zamanda bir ekosistemi oluşturan türlerin neredeyse tamamının 19 milyon yıl sonra yok olduğunu buldular. Ancak kitlesel yok oluşlar veya radyasyonlar meydana geldiğinde, bu devir oranı çok daha yüksektir.
Bu, modern “Altıncı Yok Oluş” un nasıl gerçekleştiğine dair yeni bir bakış açısı sağlar. 2,5 milyon yıl önce başlayan Kuvaterner dönemi, dramatik buzlanma değişimleri de dahil olmak üzere, Dünya üzerindeki yüksek enlem konumlarının buzla kaplı olduğu zamanlar da dahil olmak üzere, tekrarlanan iklim değişikliklerine tanık olmuştu.
Bu, mevcut “Altıncı Yok Oluşun” halihazırda bozulmuş olan biyolojik çeşitliliği aşındırdığı anlamına geliyor ve yazarlar, 19 milyon yıllık uzun vadeli ortalamaya dönmesinin en az 8 milyon yıl alacağını öne sürüyorlar.
Dr. Hoyal Cuthill, “Saatimizde meydana gelen her yok oluş, şimdiye kadar milyonlarca yıldır var olan bir türü siliyor ve bu da normal ‘yeni türlerin ortaya çıkması’ sürecinin kaybedilenin yerini almasını zorlaştırıyor.”