Konvergentni razvoj v tem, kar sestavljajo in primeri



The konvergentni razvoj je nastanek fenotipskih podobnosti v dveh ali več linijah, neodvisno. Na splošno se ta vzorec opazi, kadar so vpletene skupine izpostavljene podobnim okoljem, mikro okoljem ali načinom življenja, ki povzročajo enakovredne selektivne pritiske..

Zato fiziološke ali morfološke značilnosti povečujejo biološko ustreznost (fitnes) in konkurenčno sposobnost pod temi pogoji. Ko se konvergenca zgodi v določenem okolju, je lahko intuitivno, da je ta funkcija take vrste prilagodljivo. Vendar pa so potrebne nadaljnje študije, da se preveri funkcionalnost lastnosti, z dokazi, ki podpirajo to, da dejansko povečuje fitnes prebivalstva.

Med najpomembnejšimi primeri konvergentnega razvoja lahko omenimo let vretenčarjev, oko vretenčarjev in nevretenčarjev, med drugim tudi fuziformne oblike pri ribah in vodnih sesalcih..

Indeks

  • 1 Kaj je konvergentni razvoj??
    • 1.1 Splošne opredelitve
    • 1.2 Predlagani mehanizmi
    • 1.3 Evolucijske posledice
  • 2 Evolucijska konvergenca proti paralelizmu
  • 3 Konvergenca v primerjavi z odstopanjem
  • 4 Na kateri ravni pride do konvergence??
    • 4.1 Spremembe, ki vključujejo iste gene
  • 5 Primeri
    • 5.1 Let v vretenčarjih
    • 5.2 Aye-aye in glodalci
  • 6 Reference

Kaj je konvergentni razvoj??

Predstavljajte si, da poznamo dve osebi, ki sta fizično podobni drug drugemu. Oba imata enako višino, barvo oči in podobne lase. Tudi njegove lastnosti so podobne. Verjetno bomo domnevali, da sta oba brata, bratranca ali morda daljni sorodniki.

Kljub temu pa ne bi bilo presenečenje, če bi se v našem primeru pokazalo, da med ljudmi ni tesnega sorodstvenega odnosa. Enako se dogaja v velikem obsegu v evoluciji: včasih podobne oblike ne delijo novejšega skupnega prednika.

To pomeni, da se lahko v evoluciji lastnosti, ki so podobne v dveh ali več skupinah, pridobijo v a neodvisni.

Splošne opredelitve

Biologi uporabljajo dve splošni definiciji evolucijske konvergence ali konvergence. Obe definiciji zahtevata, da dve ali več linij razvijajo znake, podobne drug drugemu. Opredelitev običajno vključuje izraz "evolucijska neodvisnost", čeprav je implicitna.

Vendar se definicije razlikujejo v specifičnem evolucijskem procesu ali mehanizmu, ki je potreben za pridobitev vzorca.

Nekatere definicije konvergence, ki nimajo mehanizma, so naslednje: "neodvisna evolucija podobnih značilnosti iz dedne lastnosti" ali "razvoj podobnih značilnosti v neodvisnih evolucijskih linijah"..

Predlagani mehanizmi

Nasprotno, drugi avtorji raje integrirajo mehanizem v koncept koevolucije, da pojasnijo vzorec.

Na primer, "neodvisna evolucija podobnih značilnosti v oddaljenih sorodnih organizmih zaradi nastanka prilagoditev na podobna okolja ali življenjske oblike".

Obe definiciji sta široko uporabljeni v znanstvenih člankih in v literaturi. Ključna zamisel evolucijske konvergence je razumeti, da ima skupni prednik vključenih rodov začetno stanje drugačen.

Evolucijske posledice

V skladu z opredelitvijo konvergence, ki vključuje mehanizem (omenjen v prejšnjem oddelku), pojasnjuje podobnost fenotipov zaradi podobnosti selektivnih pritiskov, ki jih doživljajo taksoni..

V luči evolucije se to razlaga v smislu prilagoditev. To pomeni, da so značilnosti, ki jih dobimo zaradi konvergence, prilagoditve za omenjeni medij, saj bi se na nek način povečale njegove fitnes.

Vendar pa obstajajo primeri, ko pride do evolucijske konvergence in lastnost ni prilagodljiva. To pomeni, da vključene linije niso pod istimi selektivnimi pritiski.

Evolucijska konvergenca proti paralelizmu

V literaturi je običajno najti razliko med konvergenco in vzporednostjo. Nekateri avtorji primerjajo evolucijsko razdaljo med skupinami, da bi ločili oba pojma.

Ponavljajoča se evolucija lastnosti v dveh ali več skupinah organizmov se šteje za paralelizem, če se podobni fenotipi razvijajo v sorodnih linijah, medtem ko konvergenca vključuje razvoj podobnih lastnosti v ločenih ali relativno oddaljenih linijah..

Druga definicija konvergence in vzporednosti si prizadeva, da bi jih ločili glede na razvojne poti, ki so vključene v strukturo. V tem kontekstu konvergentna evolucija proizvaja podobne značilnosti z različnimi razvojnimi potmi, medtem ko vzporedna evolucija to počne na podoben način.

Vendar pa je razlikovanje med vzporedno in konvergentno evolucijo lahko sporno in postaja še bolj zapleteno, ko se spustimo na identifikacijo molekularnih osnov zadevne lastnosti. Kljub tem težavam so evolucijske posledice obeh konceptov precejšnje.

Konvergenca v primerjavi z odstopanjem

Čeprav izbira daje prednost podobnim fenotipom v podobnih okoljih, to ni pojav, ki bi ga lahko uporabili v vseh primerih.

Podobnosti, z vidika oblike in morfologije, lahko vodijo organizme, da tekmujejo med seboj. Posledično izbor daje prednost razlikam med vrstami, ki soobstajajo lokalno, kar ustvarja napetost med stopnjami konvergence in razhajanjem, ki se pričakujejo za določen habitat..

Posamezniki, ki so blizu in imajo precejšnje prekrivanje niše, so najmočnejši konkurenti - na podlagi njihove fenotipske podobnosti, ki jih vodi do izkoriščanja virov na podoben način.

V teh primerih lahko divergentna izbira privede do pojava, ki se imenuje adaptivno sevanje, kjer rodovitnost povzroča različne vrste z veliko raznolikostjo ekoloških vlog v kratkem času. Pogoji, ki dajejo prednost adaptivnemu sevanju, med drugim vključujejo okoljsko heterogenost, odsotnost plenilcev.

Adaptivno sevanje in konvergentna evolucija se obravnavata kot dve strani iste "evolucijske valute"..

Na kateri ravni pride do konvergence??

Z razumevanjem razlike med evolucijsko konvergenco in paralelizmom se postavlja zelo zanimivo vprašanje: kadar naravna selekcija spodbuja razvoj podobnih lastnosti, ali se pojavlja pod istimi geni, ali lahko vključujejo različne gene in mutacije, ki povzročajo podobne fenotipe??

Glede na dosedanje dokaze se zdi, da je odgovor na obe vprašanji da. Obstajajo študije, ki podpirajo oba argumenta.

Čeprav doslej ni bilo konkretnega odgovora na vprašanje, zakaj so nekateri geni "ponovno uporabljeni" v evolucijskem razvoju, obstajajo empirični dokazi, ki želijo razjasniti vprašanje..

Spremembe, ki vključujejo iste gene

Na primer, pokazalo se je, da se je ponavljajoča se evolucija cvetenja v rastlinah, odpornost proti insekticidom pri insektih in pigmentacija vretenčarjev in nevretenčarjev pojavila s spremembami, ki vključujejo iste gene..

Za določene lastnosti pa lahko le malo genov spremeni to lastnost. Oglejte si primer: spremembe v barvnem vidu se morajo nujno pojaviti v spremembah, povezanih z genoma opsina.

Nasprotno pa so v drugih značilnostih številnejši geni, ki jih nadzorujejo. V času cvetenja rastlin je sodelovalo okoli 80 genov, vendar so se v nekaj spremembah pokazale le spremembe.

Primeri

Leta 1997 sta se Moore in Willmer vprašala, kako pogost je fenomen konvergence.

Za te avtorje to vprašanje ostaja neodgovorjeno. Trdijo, da glede na doslej opisane primere obstajajo relativno visoke stopnje konvergence. Vendar pa kažejo, da še vedno obstaja precejšnje podcenjevanje evolucijske konvergence v organskih bitjih.

V evolucijskih knjigah najdemo ducat klasičnih primerov konvergence. Če želi bralec razširiti svoje znanje o temi, se lahko posvetuje z McGheejevo knjigo (2011), kjer bo našel številne primere v različnih skupinah drevesa življenja..

Polet v vretenčarjih

V organskih bitjih je eden od najbolj presenetljivih primerov evolucijskega zbliževanja pojav letenja v treh rodovih vretenčarjev: ptice, netopirji in že izumrli pterodaktili..

Dejansko je konvergenca v skupinah trenutnih letečih vretenčarjev večja od spreminjanja sprednjih okončin v strukturah, ki omogočajo letenje.

V obeh skupinah se delijo številne fiziološke in anatomske prilagoditve, kot je značilnost krajših čreves, ki naj bi med letom zmanjševale maso posameznika, zaradi česar je cenejši in bolj občutljiv.

Še bolj presenetljivo je, da so različni raziskovalci odkrili evolucijsko konvergenco znotraj skupin netopirjev in ptic na ravni družine.

Na primer, netopirji iz družine Molossidae so podobni članom družine Hirundinidae (lastovke in zavezniki) pri pticah. Za obe skupini je značilen hiter let na visokih nadmorskih višinah, ki kažejo podobna krila.

Podobno se člani družine Nycteridae v več vidikih zbližajo z ptiči, ki so v pasu (Passeriformes). Oba letita na nizkih hitrostih in imata možnost manevriranja v vegetaciji.

Aye-aye in glodalci

Izgleden primer evolucijske konvergence najdemo pri analiziranju dveh skupin sesalcev: aye-ayer in veverice..

Danes, aye-aye (Daubentonia madagascariensis) je razvrščen kot lemuriformni primat, endemičen za Madagaskar. Njena nenavadna prehrana je v bistvu sestavljena iz insektov.

Tako ima aye-aye prilagoditve, ki so povezane z njegovimi trofičnimi navadami, kot so akutni sluh, podaljšanje srednjega prsta in proteze z naraščajočimi sekalci..

Kar zadeva zobovje, je v več pogledih podoben glodalcu. Ne samo v videzu sekalcev, ampak imajo tudi izjemno podobno zobno formulo.

Pojav med obema taksonomoma je tako presenetljiv, da so prvi taksonomi klasificirali aye-aye, skupaj z drugimi vevericami, v rod \ t Sciurus.

Reference

  1. Doolittle, R. F. (1994). Konvergentni razvoj: potreba po eksplicitnosti. Trendi v biokemijskih znanostih, 19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G., & Haraway, M. M. (1998). Primerjalna psihologija: Priročnik. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Enciklopedija evolucijske biologije. Academic Press.
  4. Losos, J. B. (2013). Princetonski vodnik evolucije. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Konvergentni razvoj: omejene oblike so najlepše. MIT Press.
  6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, P.G. (2018). Konvergentni razvoj v Euarchontoglires. Biološka pisma, 14(8), 20180366.
  7. Rice, S. A. (2009). Enciklopedija evolucije. Infobase Publishing.
  8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologija: koncepti in aplikacije brez fiziologije. Učenje Cengage.
  9. Stayton C. T. (2015). Kaj pomeni konvergentna evolucija? Razlaga konvergence in njene posledice v iskanju meja evolucije. Fokus vmesnika, 5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M.H., & Specht, C.D. (2011). Homoplazija: od odkrivanja vzorca do določanja procesa in mehanizma evolucije. znanosti, 331(6020), 1032-1035.