Teoria ewolucji, typy i przykłady



The koewolucja jest to wzajemna zmiana ewolucyjna, która obejmuje dwa lub więcej gatunków. Zjawisko to wynika z interakcji między nimi. Różne interakcje zachodzące między organizmami - konkurencja, eksploatacja i mutualizm - prowadzą do ważnych konsekwencji w ewolucji i dywersyfikacji omawianych linii.

Niektóre przykłady systemów ewolucyjnych to relacja między pasożytami a ich żywicielami, roślinami i roślinożercami, które się nimi żywią, lub antagonistycznymi interakcjami, które występują między drapieżnikami i ich ofiarami..

Koewolucja jest uważana za jedno ze zjawisk odpowiedzialnych za wielką różnorodność, którą dzisiaj podziwiamy, wywołaną przez interakcje między gatunkami.

W praktyce udowodnienie, że interakcja jest zdarzeniem koewolucji, nie jest łatwym zadaniem. Chociaż interakcja między dwoma gatunkami wydaje się być doskonała, nie jest wiarygodnym dowodem procesu koewolucyjnego.

Jednym z podejść jest wykorzystanie badań filogenetycznych do sprawdzenia, czy istnieje podobny wzór dywersyfikacji. W wielu przypadkach, gdy filogenia dwóch gatunków jest zgodna, zakłada się, że istnieje koewolucja między obiema liniami.

Indeks

  • 1 Rodzaje interakcji
    • 1.1 Konkurs
    • 1.2 Wykorzystanie
    • 1.3 Wzajemność
  • 2 Definicja koewolucji
    • 2.1 Definicja Janzen
    • 2.2 Warunki współewolucji
  • 3 Teorie i hipotezy
    • 3.1 Hipoteza mozaiki geograficznej
    • 3.2 Hipoteza Czerwonej Królowej
  • 4 typy
    • 4.1 Szczególna ewolucja
    • 4.2 Rozproszona koewolucja
    • 4.3 Ucieczka i promieniowanie
  • 5 Przykłady
    • 5.1 Pochodzenie organelli u eukariontów
    • 5.2 Pochodzenie układu pokarmowego
    • 5.3 koewolutywne relacje między críalo a sroką
  • 6 referencji

Rodzaje interakcji

Przed zagłębieniem się w kwestie związane z koewolucją należy wspomnieć o rodzajach interakcji zachodzących między gatunkami, ponieważ mają one bardzo ważne konsekwencje ewolucyjne.

Konkurencja

Gatunki mogą konkurować, a ta interakcja prowadzi do negatywnego wpływu na wzrost lub reprodukcję zaangażowanych osobników. Konkurencja może być wewnątrzgatunkowa, jeśli występuje między członkami tego samego gatunku lub międzygatunkowymi, gdy osobniki należą do różnych gatunków.

W ekologii traktuje się „zasadę wykluczenia konkurencyjnego”. Koncepcja ta proponuje, że gatunki, które konkurują o te same zasoby, nie mogą konkurować w stabilny sposób, jeśli pozostałe czynniki ekologiczne pozostaną niezmienne. Innymi słowy, dwa gatunki nie zajmują tej samej niszy.

W tego typu interakcji jeden gatunek zawsze kończył wykluczanie drugiego. Albo są podzielone na jakiś wymiar niszy. Na przykład, jeśli dwa gatunki ptaków żywią się tym samym i mają te same obszary spoczynku, aby nadal współistnieć, mogą osiągać szczyt aktywności w różnych porach dnia.

Eksploatacja

Drugim rodzajem interakcji między gatunkami jest eksploatacja. Tutaj gatunek X stymuluje rozwój gatunku Y, ale ten Y hamuje rozwój X. Typowe przykłady obejmują interakcje między drapieżnikiem i jego ofiarą, pasożytami z żywicielami i roślinami z roślinożercami.

W przypadku roślinożerców następuje ciągła ewolucja mechanizmów detoksykacji przeciwko metabolitom wtórnym wytwarzanym przez roślinę. W ten sam sposób roślina ewoluuje w bardziej wydajne toksyny, aby je odsunąć.

To samo dzieje się w interakcji drapieżników z ofiarami, gdzie zdobycz stale poprawia swoją zdolność ucieczki, a drapieżniki zwiększają swoje umiejętności ataku.

Wzajemność

Ostatni rodzaj relacji wiąże się z korzyścią lub pozytywnym związkiem dla obu gatunków uczestniczących w interakcji. Mówi się o „wzajemnej eksploatacji” między gatunkami.

Na przykład wzajemność między owadami a ich zapylaczami przekłada się na korzyści dla obu: owady (lub jakikolwiek inny zapylacz) korzystają ze składników odżywczych roślin, podczas gdy rośliny zyskują rozproszenie swoich gamet. Symbiotyczne związki są kolejnym dobrze znanym przykładem mutualizmu.

Definicja koewolucji

Koewolucja występuje, gdy dwa lub więcej gatunków wpływa na ewolucję drugiego. Ściśle mówiąc, koewolucja odnosi się do wzajemnego wpływu między gatunkami. Konieczne jest odróżnienie go od innego zdarzenia nazywanego ewolucją sekwencyjną, ponieważ zwykle występuje pomieszanie obu zjawisk.

Sekwencyjna ewolucja występuje, gdy jeden gatunek ma wpływ na ewolucję drugiego, ale to samo nie dzieje się w przeciwnym kierunku - nie ma wzajemności.

Termin ten został po raz pierwszy użyty w 1964 r. Przez badaczy Ehrlicha i Ravena.

Prace Ehrlicha i Ravena na temat interakcji między lepidoptera i roślinami zainspirowały kolejne badania „koewolucji”. Jednak termin został zniekształcony i stracił znaczenie z czasem.

Jednak pierwszą osobą, która przeprowadziła badanie związane z koewolucją między dwoma gatunkami, był Karol Darwin Pochodzenie gatunku (1859) wspomniał o związku między kwiatami i pszczołami, chociaż nie użył słowa „koewolucja”, aby opisać to zjawisko.

Definicja Janzen

Tak więc w latach 60. i 70. nie było określonej definicji, dopóki Janzen w 1980 r. Nie opublikował noty, w której udało się poprawić sytuację.

Ten badacz zdefiniował pojęcie koewolucji jako: „cechę osobników populacji, która zmienia się w odpowiedzi na inną cechę osobników drugiej populacji, po której następuje ewolucyjna odpowiedź w drugiej populacji na zmianę wytworzoną w pierwszej”.

Chociaż ta definicja jest bardzo precyzyjna i ma na celu wyjaśnienie możliwych niejasności zjawiska koewolucyjnego, nie jest to praktyczne dla biologów, ponieważ trudno udowodnić.

W ten sam sposób prosta adaptacja nie oznacza procesu koewolucji. Innymi słowy, obserwacja interakcji między obydwoma gatunkami nie jest solidnym dowodem, aby upewnić się, że mamy do czynienia z wydarzeniem koewolucji.

Warunki wystąpienia koewolucji

Istnieją dwa wymagania, aby miało miejsce zjawisko koewolucji. Jedną z nich jest specyfika, ponieważ ewolucja każdej cechy lub cechy gatunku wynika z presji selekcyjnej narzucanej przez charaktery innych gatunków zaangażowanych w system.

Drugim warunkiem jest wzajemność - postacie muszą ewoluować razem (aby uniknąć pomyłki z sekwencyjną ewolucją).

Teorie i hipotezy

Istnieje kilka teorii związanych ze zjawiskami koewolucji. Są wśród nich hipoteza mozaiki geograficznej i czerwona królowa.

Hipoteza mozaiki geograficznej

Ta hipoteza została zaproponowana w 1994 r. Przez Thompsona i uwzględnia dynamiczne zjawiska koewolucji, które mogą występować w różnych populacjach. Innymi słowy, każdy obszar geograficzny lub region przedstawia swoje lokalne adaptacje.

Proces migracji jednostek odgrywa zasadniczą rolę, ponieważ wejście i wyjście wariantów ma tendencję do homogenizacji lokalnych fenotypów populacji.

Te dwa zjawiska - lokalne adaptacje i migracje - są siłami odpowiedzialnymi za mozaikę geograficzną. Wynikiem tego wydarzenia jest możliwość znalezienia różnych populacji w różnych stanach koewolucyjnych, ponieważ jeden dom podąża swoją własną trajektorią wraz z upływem czasu.

Dzięki istnieniu mozaiki geograficznej można wyjaśnić trend badań koewolucji przeprowadzanych w różnych regionach, ale z tym samym gatunkiem, który jest niespójny ze sobą lub w niektórych przypadkach sprzeczny.

Hipoteza Czerwonej Królowej

Hipoteza Czerwonej Królowej została zaproponowana przez Leigha Van Valena w 1973 roku. Naukowca zainspirowała książka napisana przez Lewisa Carrolla Alice przez szkło. W pewnym fragmencie historii autor opowiada, jak postacie biegną tak szybko, jak potrafią i nadal pozostają w tym samym miejscu.

Van Valen rozwinął swoją teorię na podstawie stałego prawdopodobieństwa wyginięcia doświadczanego przez linie rodowe. Oznacza to, że z czasem nie są w stanie „poprawić”, a prawdopodobieństwo wyginięcia jest zawsze takie samo.

Na przykład drapieżniki i zdobycz doświadczają ciągłego wyścigu zbrojeń. Jeśli w pewnym aspekcie drapieżnik polepszy swoją zdolność ataku, ofiara będzie musiała poprawić się w podobnej wielkości - jeśli tak się nie stanie, mogą wyginąć.

To samo dotyczy relacji pasożytów z gospodarzami lub roślinożercami i roślinami. Do tego ciągłego doskonalenia obu zaangażowanych gatunków jest znany jako hipoteza Czerwonej Królowej.

Typy

Konkretna koewolucja

Termin „koewolucja” obejmuje trzy podstawowe typy. Najprostsza forma nazywa się „specyficzną koewolucją”, w której dwa gatunki ewoluują w odpowiedzi na siebie i odwrotnie. Na przykład pojedyncza zdobycz i pojedynczy drapieżnik.

Ten rodzaj interakcji prowadzi do ewolucyjnego wyścigu zbrojeń, który powoduje rozbieżności w pewnych cechach lub może także prowadzić do konwergencji gatunków mutualistycznych.

Ten konkretny model, w który zaangażowanych jest niewiele gatunków, jest najbardziej odpowiedni do wykazania istnienia ewolucji. Jeśli presje selekcyjne były wystarczająco silne, powinniśmy oczekiwać pojawienia się adaptacji i przeciw-adaptacji u gatunku.

Rozproszona koewolucja

Drugi typ nazywany jest „rozproszoną koewolucją” i występuje, gdy w interakcję zaangażowanych jest kilka gatunków, a efekty każdego gatunku nie są niezależne. Na przykład, genetyczna zmienność odporności gospodarza na dwa różne gatunki pasożytów może być powiązana.

Ten przypadek ma znacznie częstszy charakter. Jest jednak znacznie trudniej studiować niż specyficzna koewolucja, ponieważ istnienie wielu gatunków powoduje, że eksperymentalne projekty są bardzo trudne..

Ucieczka i promieniowanie

Wreszcie mamy przypadek „ucieczki i promieniowania”, w którym gatunek rozwija rodzaj obrony przed wrogiem, jeśli się uda, może się to rozprzestrzenić i linia może być zróżnicowana, ponieważ presja wroga nie jest tak silny.

Na przykład, gdy gatunek rośliny rozwija pewien związek chemiczny, który okazuje się bardzo skuteczny, można go uwolnić z konsumpcji różnych roślinożerców. Dlatego linia roślin może się urozmaicić.

Przykłady

Procesy koewolucyjne są uważane za źródło różnorodności biologicznej planety Ziemia. To szczególne zjawisko było obecne w najważniejszych wydarzeniach w ewolucji organizmów.

Następnie opiszemy bardzo ogólne przykłady zdarzeń koewolucji między różnymi liniami, a następnie omówimy bardziej konkretne przypadki na poziomie gatunku.

Pochodzenie organelli u eukariontów

Jednym z najważniejszych wydarzeń w ewolucji życia była innowacja komórki eukariotycznej. Charakteryzują się one posiadaniem prawdziwego jądra ograniczonego przez błonę plazmatyczną i prezentują przedziały subkomórkowe lub organelle.

Istnieją bardzo mocne dowody, które potwierdzają pochodzenie tych komórek poprzez koewolucję z organizmami symbiotycznymi, które ustąpiły miejsca obecnym mitochondriom. Ta idea jest znana jako teoria endosymbiotyczna.

To samo dotyczy pochodzenia roślin. Zgodnie z teorią endosymbiotyczną chloroplasty powstały dzięki zdarzeniu symbiozy między bakterią a innym organizmem o większych rozmiarach, które skończyło się pożeraniem najmniejszego.

Oba organelle - mitochondria i chloroplasty - mają pewne cechy przypominające bakterię, takie jak rodzaj materiału genetycznego, kolisty DNA i jego rozmiar.

Pochodzenie układu pokarmowego

Układ trawienny wielu zwierząt jest całym ekosystemem zamieszkałym przez niezwykle różnorodną florę bakteryjną.

W wielu przypadkach drobnoustroje te odgrywają kluczową rolę w trawieniu żywności, pomagając w trawieniu składników odżywczych, aw niektórych przypadkach mogą syntetyzować składniki odżywcze dla gospodarza.

Współzależne relacje między críalo a sroką

U ptaków występuje bardzo szczególne zjawisko związane z układaniem jaj w gniazdach innych ludzi. Ten system koewolucji jest zintegrowany przez cralo (Clamator glandarius) i jego gatunek gospodarza, sroka (Pica pica).

Składanie jaj nie odbywa się losowo. W przeciwieństwie do nich, istoty wybierają pary srok, które inwestują najwięcej w opiekę rodzicielską. Tak więc nowa osoba otrzyma lepszą opiekę od swoich przybranych rodziców.

Jak to robisz Używanie sygnałów związanych z doborem płciowym gospodarza, takich jak większe gniazdo.

W odpowiedzi na to zachowanie sroki zmniejszyły rozmiar gniazda o prawie 33% w obszarach, w których występuje cralo. W ten sam sposób aktywnie bronią opieki nad gniazdami.

Críalo jest również w stanie zniszczyć jaja sroki, aby zachęcić do hodowli ich piskląt. W odpowiedzi sroki zwiększyły liczbę jaj na gniazdo, aby zwiększyć ich wydajność.

Najważniejszą adaptacją jest umiejętność rozpoznawania pasożytniczego jaja w celu usunięcia go z gniazda. Chociaż ptaki pasożytnicze rozwinęły jaja bardzo podobne do jajek srok.

Referencje

  1. Darwin, C. (1859). O pochodzeniu gatunków za pomocą doboru naturalnego. Murray.
  2. Freeman, S. i Herron, J. C. (2002). Analiza ewolucyjna. Prentice Hall.
  3. Futuyma, D. J. (2005). Ewolucja . Sinauer.
  4. Janzen, D. H. (1980). Kiedy jest koewolucja. Ewolucja, 34(3), 611-612.
  5. Langmore, N. E., Hunt, S. i Kilner, R. M. (2003). Eskalacja koewolucyjnego wyścigu zbrojeń poprzez odrzucenie żywicielstwa potomstwa pasożytniczego. Natura, 422(6928), 157.
  6. Soler, M. (2002). Ewolucja: podstawa biologii. South Project.