Evolusjonsbiologien ble definert av Charles Darwin, men han hadde sine kritikere, som Alfred Russel Wallace, som la til evolusjonsteorien slik vi kjenner den i dag.
Nå har AI bidratt med sin egen forskning til denne debatten takket være en fersk undersøkelse fra University of Essex publisert i Communications Biology.
Darwin og Wallace diskuterte hva som ligger bak det bemerkelsesverdige mangfoldet vi observerer i naturen, særlig de slående forskjellene mellom hanner og hunner av samme art.
Sterk kjønnsdimorfisme og dikromatisme er ofte mest fremtredende hos insekter og fugler.
Darwin foreslo at det ofte flamboyante utseendet til hanner av samme art var et resultat av seksuell seleksjon, der hunnene valgte partner basert på estetiske preferanser.
Wallace innvendte imidlertid at det var naturlig seleksjon, som virket på begge kjønn, som var den primære kraften som formet disse forskjellene.
Dr. Jennifer Hoyal Cuthill fra University of Essex og teamet hennes har begitt seg ut på et oppdrag for å avdekke de evolusjonære hemmelighetene til de fantastiske sommerfuglene i fuglevingegruppen
Som dr. Hoyal Cuthill forklart i et blogginnlegg"For første gang kan vi måle evolusjonens synlige omfang for å teste hvor mye variasjon som finnes i ulike biologiske grupper og blant både hanner og hunner."
Hvordan studien fungerte
Forskerne brukte kunstig intelligens til å analysere imponerende 16 000 fotografier av sommerfugler, som representerer 35 arter og 131 underarter, fra Natural History Museum i London.
Her er prosessen:
- Kuratering og digitalisering: Museets omfattende samling av sommerfugler ble nøye kuratert og digitalisert, noe som gir høykvalitetsfotografier av både hanner og hunner.
- AI-opplæring: Forskerne lærte opp en AI-algoritme kalt ButterflyNet til å gjenkjenne og gruppere bilder basert på visuelle likheter, slik at AI-en kunne identifisere mønstre og variasjoner blant sommerfuglene.
- Innbygging og analyse: ButterflyNet genererte et flerdimensjonalt "sommerfuglrom" der lignende bilder ble gruppert sammen, slik at forskerne kunne undersøke evolusjonære forhold og forskjeller mellom arter og kjønn.
- Genetisk validering: For å bekrefte den biologiske betydningen av AI-funnene ble de maskinlærte embeddingsene sammenlignet med genetiske data, noe som sikret samsvar med fuglevingesommerfuglenes evolusjonære historie.
- Kvantifisering av seksuell variasjon: Teamet utviklet et nytt mål kalt "kjønnsforskjell" for å kvantifisere omfanget av variasjonen mellom hanner og hunner, noe som gir innsikt i bidragene fra hvert kjønn til det totale mangfoldet.
Studiens funn støttet både Darwins og Wallaces teorier.
Hannlige fuglevingefugler hadde generelt mer distinkte former og mønstre sammenlignet med hunnene, noe som er i tråd med Darwins idé om seksuell seleksjon.
Forskningen avdekket imidlertid også betydelig variasjon blant hunnene, særlig i slekten Troides.
Spesielt viste noen hunnlige sommerfugler større mangfold enn sine mannlige motstykker, noe som støtter Wallaces hypotese om at naturlig seleksjon kan drive frem forskjeller i kvinnelige fenotyper.
Dr. Hoyal Cuthill forklarte funnene: "Fuglevingefugler har blitt beskrevet som noen av de vakreste sommerfuglene i verden. Denne studien gir oss ny innsikt i utviklingen av deres bemerkelsesverdige, men utrydningstruede mangfold."
Hun legger til: "Høyt synlig mangfold blant hannlige sommerfugler støtter den virkelige betydningen av seksuell seleksjon fra kvinnelig partnervalg på hannlig variasjon, som opprinnelig foreslått av Darwin. Tilfeller der sommerfuglhunner er mer synlig mangfoldige enn hannene av sin art, støtter en ytterligere, viktig rolle for naturlig selektert hunnvariasjon i mangfoldet mellom artene, som foreslått av Wallace."
Dette er ikke første gang kunstig intelligens brukes på evolusjonsbiologi. For ikke lenge siden utviklet forskere fra Colorado State University et AI-system for å utforsk hvordan elefanter kommuniserer.
Forskerne fant ut at elefanter kaller hverandre ved navn, på samme måte som mennesker.
En av hjørnesteinene i Darwins evolusjonsteori var at dyr, i likhet med mennesker, utviklet ferdigheter som språk for å oppnå lignende fordeler for sin egen overlevelse.
Forfatterne av studien beskriver at elefanter sannsynligvis har utviklet lignende kommunikasjonsmetoder som mennesker på grunn av deres behov for å sosialisere og jobbe sammen i grupper.
Som Dr. Hoyal Cuthill, fra School of Life Sciences, beskrev det: "Dette er en spennende tid, der maskinlæring muliggjør nye, storstilte tester av gamle spørsmål innen evolusjonsvitenskapen."
