Evolutionsbiologin definierades av Charles Darwin, men han hade sina kritiker, till exempel Alfred Russel Wallace, som lade till evolutionsteorin som vi känner den idag.
Nu har AI bidragit med sin egen forskning till denna debatt tack vare en nyligen genomförd studie från University of Essex publiceras i Communications Biology.
Darwin och Wallace diskuterade vad som ligger bakom den anmärkningsvärda mångfald vi ser i naturen, särskilt de slående skillnaderna mellan hanar och honor av samma art.
Stark könsdimorfism och dikromatism är ofta mest framträdande hos insekter och fåglar.
Darwin föreslog att det ofta flamboyanta utseendet hos hanar inom samma art berodde på sexuellt urval, där honorna valde sina partners utifrån estetiska preferenser.
Wallace menade dock att det naturliga urvalet, som påverkade båda könen, var den främsta kraften bakom dessa skillnader.
Dr Jennifer Hoyal Cuthill från University of Essex och hennes team gav sig ut på ett uppdrag för att avslöja de evolutionära hemligheterna hos de fantastiska fjärilarna i birdwing-gruppen
Som dr Hoyal Cuthill förklarade i ett blogginlägg"För första gången kan vi mäta evolutionens synliga omfattning och testa hur mycket variation som finns i olika biologiska grupper och bland både män och kvinnor."
Hur studien fungerade
Forskarna använde AI för att analysera imponerande 16.000 fotografier av fågelfjärilar, som representerar 35 arter och 131 underarter, från Natural History Museum i London.
Så här går det till:
- Curering och digitalisering: Museets omfattande samling av fågelvingefjärilar har noga gåtts igenom och digitaliserats, vilket ger högkvalitativa fotografier av både hanar och honor.
- AI-utbildning: Forskarna tränade en AI-algoritm kallad ButterflyNet för att känna igen och gruppera bilder baserat på deras visuella likheter, vilket gjorde det möjligt för AI att identifiera mönster och variationer bland fjärilarna.
- Inbäddning och analys: ButterflyNet genererade en flerdimensionell "fjärilsrymd" där liknande bilder samlades i kluster, vilket gjorde det möjligt för forskarna att undersöka evolutionära relationer och skillnader mellan arter och kön.
- Genetisk validering: För att bekräfta den biologiska betydelsen av AI:s resultat jämfördes de maskininlärda inbäddningarna med genetiska data, vilket säkerställde att de överensstämde med birdwing-fjärilarnas evolutionära historia.
- Kvantifiering av sexuell variation: Teamet utvecklade ett nytt mått som kallas "sexual disparity difference" för att kvantifiera omfattningen av variationen mellan män och kvinnor, vilket ger insikter i varje köns bidrag till den totala mångfalden.
Studiens resultat stödde både Darwins och Wallaces teorier.
Manliga birdwing-fjärilar uppvisade i allmänhet mer distinkta former och mönster jämfört med kvinnor, vilket överensstämmer med Darwins idé om sexuellt urval.
Forskningen visade dock också att det finns en betydande variation bland honorna, särskilt i släktet Troides.
I synnerhet visade vissa kvinnliga fjärilar större mångfald än sina manliga motsvarigheter, vilket stöder Wallaces hypotes att naturligt urval kan driva divergens i kvinnliga fenotyper.
Dr Hoyal Cuthill förklarade resultaten: "Fågelvingar har beskrivits som några av de vackraste fjärilarna i världen. Denna studie ger oss nya insikter i utvecklingen av deras anmärkningsvärda men utrotningshotade mångfald."
Hon tillägger: "Stor synlig mångfald bland manliga fjärilar stöder den verkliga betydelsen av sexuell selektion från kvinnligt partnerval på manlig variation, som ursprungligen föreslogs av Darwin. Fall där fjärilshonor är mer synligt olika än hanarna i sin art stöder en ytterligare, viktig roll för naturligt utvald kvinnlig variation i mångfalden mellan arter, som föreslagits av Wallace."
Det här är inte första gången AI används inom evolutionsbiologin. För inte så länge sedan utvecklade forskare från Colorado State University ett AI-system för att utforska hur elefanter kommunicerar.
Forskare fann att elefanter kallar varandra vid namn, på samma sätt som människor.
En av hörnstenarna i Darwins evolutionsteori var att djur, liksom människor, utvecklat färdigheter som språk för att på liknande sätt gynna sin överlevnad.
Författarna till studien beskriver att elefanter sannolikt har utvecklat liknande kommunikationsmetoder som människor på grund av deras behov av att umgås och arbeta tillsammans i grupper.
Som Dr. Hoyal Cuthill, från School of Life Sciences, beskrev det: "Det här är en spännande tid, när maskininlärning möjliggör nya, storskaliga tester av långvariga frågor inom evolutionsvetenskapen."
