Evolutionsbiologien blev defineret af Charles Darwin, men han havde sine kritikere, f.eks. Alfred Russel Wallace, som tilføjede evolutionsteorien, som vi kender den i dag.
Nu har AI bidraget med sin egen forskning til denne debat takket være en nylig undersøgelse fra University of Essex offentliggjort i Communications Biology.
Darwin og Wallace diskuterede, hvad der driver den bemærkelsesværdige mangfoldighed, vi observerer i naturen, især de slående forskelle mellem hanner og hunner af samme art.
Stærk kønsdimorfisme og dikromatisme er ofte mest fremtrædende hos insekter og fugle.
Darwin foreslog, at det ofte flamboyante udseende hos hanner af samme art var resultatet af seksuel selektion, hvor hunnerne valgte deres partnere ud fra æstetiske præferencer.
Wallace indvendte dog, at den naturlige udvælgelse, der virkede på begge køn, var den primære kraft, der formede disse forskelle.
Dr. Jennifer Hoyal Cuthill fra University of Essex og hendes team begav sig ud på en mission for at afsløre de evolutionære hemmeligheder bag de fantastiske sommerfugle i birdwing-gruppen.
Som Dr. Hoyal Cuthill forklaret i et blogindlæg"For første gang er vi i stand til at måle evolutionens synlige omfang for at teste, hvor meget variation der findes i forskellige biologiske grupper og blandt både hanner og hunner."
Sådan fungerede undersøgelsen
Forskerne brugte AI til at analysere imponerende 16.000 fotografier af dagsommerfugle, der repræsenterer 35 arter og 131 underarter, fra Natural History Museum i London.
Her er processen:
- Kuratering og digitalisering: Museets omfattende samling af dagsommerfugle blev omhyggeligt kurateret og digitaliseret, hvilket giver fotografier af høj kvalitet af både hanner og hunner.
- AI-træning: Forskerne trænede en AI-algoritme kaldet ButterflyNet til at genkende og gruppere billeder baseret på deres visuelle ligheder, hvilket gjorde det muligt for AI'en at identificere mønstre og variationer blandt sommerfuglene.
- Indlejring og analyse: ButterflyNet genererede et flerdimensionelt "sommerfuglerum", hvor lignende billeder blev samlet i klynger, så forskerne kunne undersøge evolutionære forhold og forskelle mellem arter og køn.
- Genetisk validering: For at bekræfte den biologiske betydning af AI'ens resultater blev de maskinlærte indlejringer sammenlignet med genetiske data, hvilket sikrede overensstemmelse med fuglevingesommerfuglenes evolutionære historie.
- Kvantificering af seksuel variation: Teamet udviklede et nyt mål kaldet "seksuel forskel" for at kvantificere omfanget af variation mellem hanner og hunner, hvilket giver indsigt i hvert køns bidrag til den samlede mangfoldighed.
Undersøgelsens resultater støttede både Darwins og Wallaces teorier.
Hannerne udviste generelt mere distinkte former og mønstre sammenlignet med hunnerne, hvilket stemmer overens med Darwins idé om seksuel selektion.
Forskningen afslørede dog også en betydelig variation blandt hunnerne, især i slægten Troides.
Især viste nogle hunsommerfugle større diversitet end deres mandlige modstykker, hvilket understøtter Wallaces hypotese om, at naturlig selektion kan drive divergens i hunnernes fænotyper.
Dr. Hoyal Cuthill forklarede resultaterne: "Fuglevinger er blevet beskrevet som nogle af de smukkeste sommerfugle i verden. Denne undersøgelse giver os ny indsigt i udviklingen af deres bemærkelsesværdige, men truede mangfoldighed."
Hun tilføjer: "Stor synlig diversitet blandt hannerne af sommerfugle understøtter den virkelige betydning af seksuel udvælgelse fra hunnernes valg af partner for hannernes variation, som oprindeligt foreslået af Darwin. Tilfælde, hvor hunsommerfugle er mere synligt forskellige end hannerne af deres art, understøtter en yderligere, vigtig rolle for naturligt udvalgt hunlig variation i mangfoldigheden mellem arterne, som foreslået af Wallace."
Det er ikke første gang, AI er blevet anvendt i evolutionsbiologien. For ikke så længe siden udviklede forskere fra Colorado State University et AI-system til at Udforsk, hvordan elefanter kommunikerer.
Forskerne fandt ud af, at elefanter kalder hinanden ved navn, ligesom mennesker gør.
En af hjørnestenene i Darwins evolutionsteori var, at dyr, ligesom mennesker, udviklede færdigheder som sprog for at opnå lignende fordele for deres overlevelse.
Undersøgelsens forfattere beskriver, at elefanter sandsynligvis har udviklet lignende kommunikationsmetoder som mennesker på grund af deres behov for at socialisere og arbejde sammen i grupper.
Som Dr. Hoyal Cuthill fra School of Life Sciences beskrev det: "Det er en spændende tid, hvor maskinlæring muliggør nye, store tests af gamle spørgsmål inden for evolutionær videnskab."
