Zbieżna ewolucja w tym, co zawiera i przykłady



The ewolucja zbieżna jest pojawienie się podobieństw fenotypowych w dwóch lub więcej liniach niezależnie. Zasadniczo ten wzorzec jest obserwowany, gdy zaangażowane grupy są poddawane podobnym środowiskom, mikrośrodowiskom lub trybom życia, które powodują równoważne ciśnienia selektywne..

Tak więc przedmiotowe cechy fizjologiczne lub morfologiczne zwiększają adekwatność biologiczną (fitness) i zdolność konkurencyjna w tych warunkach. Gdy zbieżność występuje w określonym środowisku, można wyczuć, że ta funkcja jest tego typu adaptacyjny. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby zweryfikować funkcjonalność cechy, dzięki dowodom potwierdzającym, że w efekcie zwiększa ona fitness ludności.

Wśród najbardziej znaczących przykładów ewolucji zbieżnej można wymienić lot u kręgowców, oko między innymi u kręgowców i bezkręgowców, formy wrzecionowate u ryb i ssaków wodnych..

Indeks

  • 1 Czym jest ewolucja zbieżna??
    • 1.1 Ogólne definicje
    • 1.2 Sugerowane mechanizmy
    • 1.3 Implikacje ewolucyjne
  • 2 Ewolucyjna zbieżność a równoległość
  • 3 Zbieżność a dywergencja
  • 4 Na jakim poziomie występuje konwergencja??
    • 4.1 Zmiany obejmujące te same geny
  • 5 Przykłady
    • 5.1 Lot na kręgowcach
    • 5.2 Aye-aye i gryzonie
  • 6 referencji

Czym jest ewolucja zbieżna??

Wyobraź sobie, że znamy dwie osoby, które fizycznie wyglądają bardzo podobnie. Obie mają tę samą wysokość, kolor oczu i podobne włosy. Jego cechy są podobne. Prawdopodobnie przyjmiemy, że dwoje ludzi jest braćmi, kuzynami lub może dalekimi krewnymi.

Mimo to nie byłoby zaskoczeniem, że w naszym przykładzie nie ma bliskiej relacji pokrewieństwa między ludźmi. To samo dzieje się na dużą skalę w ewolucji: czasami podobne formy nie mają wspólnego wspólnego przodka.

Oznacza to, że w trakcie ewolucji cechy podobne w dwóch lub więcej grupach można uzyskać w niezależny.

Ogólne definicje

Biolodzy używają dwóch ogólnych definicji ewolucyjnej konwergencji lub zbieżności. Obie definicje wymagają, aby dwie lub więcej linii ewoluowało podobnie do siebie. Definicja zazwyczaj łączy termin „niezależność ewolucyjna”, nawet jeśli jest to ukryte.

Jednak definicje różnią się w specyficznym procesie ewolucyjnym lub mechanizmie wymaganym do uzyskania wzoru.

Niektóre definicje konwergencji pozbawione mechanizmu to: „niezależna ewolucja podobnych cech z cechy przodków” lub „ewolucja podobnych cech w niezależnych liniach ewolucyjnych”.

Sugerowane mechanizmy

Natomiast inni autorzy wolą zintegrować mechanizm w koncepcji koewolucji, aby wyjaśnić ten wzór.

Na przykład „niezależna ewolucja podobnych cech u organizmów spokrewnionych ze względu na pojawienie się adaptacji do podobnych środowisk lub form życia”.

Obie definicje są szeroko stosowane w artykułach naukowych i literaturze. Kluczową ideą ewolucyjnej zbieżności jest zrozumienie, że wspólny przodek zaangażowanych linii miał stan początkowy inny.

Implikacje ewolucyjne

Zgodnie z definicją zbieżności, która zawiera mechanizm (wspomniany w poprzedniej sekcji), wyjaśnia on podobieństwo fenotypów dzięki podobieństwu presji selektywnych, których doświadczają taksony..

W świetle ewolucji interpretuje się to w kategoriach adaptacji. Oznacza to, że cechy uzyskiwane dzięki konwergencji są adaptacjami dla wspomnianego medium, ponieważ w pewnym stopniu zwiększyłoby się to fitness.

Istnieją jednak przypadki, w których występuje konwergencja ewolucyjna, a cecha nie jest adaptacyjna. Oznacza to, że zaangażowane linie nie są pod tymi samymi presjami selektywnymi.

Ewolucyjna zbieżność a równoległość

W literaturze zwykle rozróżnia się zbieżność i równoległość. Niektórzy autorzy wykorzystują ewolucyjną odległość między grupami do porównania w celu rozdzielenia dwóch pojęć.

Powtarzana ewolucja cechy w dwóch lub więcej grupach organizmów jest uważana za równoległość, jeśli podobne fenotypy ewoluują w pokrewnych liniach, podczas gdy konwergencja obejmuje ewolucję podobnych cech w oddzielnych lub stosunkowo odległych liniach.

Inna definicja zbieżności i równoległości ma na celu ich rozdzielenie pod względem ścieżek rozwoju zaangażowanych w strukturę. W tym kontekście ewolucja zbieżna wytwarza podobne cechy przez różne drogi rozwoju, podczas gdy ewolucja równoległa czyni to w podobny sposób.

Jednakże rozróżnienie ewolucji równoległej i zbieżnej może być kontrowersyjne i staje się jeszcze bardziej skomplikowane, gdy schodzimy do identyfikacji molekularnych podstaw danej cechy. Pomimo tych trudności implikacje ewolucyjne związane z obiema koncepcjami są znaczne.

Zbieżność a dywergencja

Chociaż selekcja sprzyja podobnym fenotypom w podobnych środowiskach, nie jest to zjawisko, które można zastosować we wszystkich przypadkach.

Podobieństwa, z punktu widzenia formy i morfologii, mogą prowadzić organizmy do konkurowania ze sobą. W konsekwencji selekcja sprzyja rozbieżności między gatunkami, które współistnieją lokalnie, tworząc napięcie między stopniami zbieżności i rozbieżności, których oczekuje się w danym siedlisku..

Osoby, które są blisko i mają znaczące nakładanie się niszy, są najpotężniejszymi konkurentami - w oparciu o ich fenotypowe podobieństwo, co prowadzi do wykorzystywania zasobów w podobny sposób.

W tych przypadkach rozbieżna selekcja może prowadzić do zjawiska znanego jako promieniowanie adaptacyjne, w którym linia rodzi różne gatunki o dużej różnorodności ról ekologicznych w krótkim czasie. Warunki sprzyjające promieniowaniu adaptacyjnemu obejmują między innymi niejednorodność środowiska, brak drapieżników.

Adaptacyjne promieniowanie i ewolucyjna ewolucja są uważane za dwie strony tej samej „waluty ewolucyjnej”.

Na jakim poziomie występuje konwergencja??

Poprzez zrozumienie różnicy między ewolucyjnej konwergencji i równoleżników, powstaje ciekawe pytanie: kiedy dobór naturalny faworyzuje ewolucja podobnych cechach to nastąpić w tych samych genów, lub może obejmować różne geny i mutacje, które powodują podobne fenotypy?

Zgodnie z dotychczas zebranymi dowodami, odpowiedź na oba pytania wydaje się twierdząca. Istnieją badania, które potwierdzają oba argumenty.

Chociaż do tej pory nie ma konkretnej odpowiedzi na pytanie, dlaczego niektóre geny są „ponownie wykorzystywane” w ewolucyjnej ewolucji, istnieją dowody empiryczne, które starają się wyjaśnić ten problem.

Zmiany obejmujące te same geny

Na przykład wykazano, że powtarzająca się ewolucja czasów kwitnienia u roślin, odporność na insektycydy u owadów i pigmentacja kręgowców i bezkręgowców nastąpiła w wyniku zmian obejmujących te same geny.

Jednak dla pewnych cech tylko niewielka liczba genów może zmienić tę cechę. Przyjrzyj się przypadkowi wzroku: zmiany w widzeniu kolorów muszą koniecznie wystąpić w zmianach związanych z genami opsyny.

Natomiast w innych cechach geny, które je kontrolują, są liczniejsze. W czasie kwitnienia roślin zaangażowanych było około 80 genów, ale tylko w kilku ewolucjach zaobserwowano zmiany w trakcie ewolucji.

Przykłady

W 1997 roku Moore i Willmer zadali sobie pytanie, jak powszechne jest zjawisko konwergencji.

Dla tych autorów pytanie to pozostaje bez odpowiedzi. Twierdzą, że zgodnie z opisanymi do tej pory przykładami istnieje stosunkowo wysoki poziom konwergencji. Sugerują jednak, że nadal istnieje znaczne niedoszacowanie ewolucyjnej konwergencji u istot organicznych.

W księgach ewolucji znaleźliśmy kilkanaście klasyczne przykłady konwergencji. Jeśli czytelnik chce poszerzyć swoją wiedzę w tej dziedzinie, można zapoznać się z książki McGhee (2011), z licznymi przykładami z różnych grup drzewa życia.

Lot na kręgowcach

W istotach organicznych jednym z najbardziej uderzających przykładów zbieżności ewolucyjnej jest pojawienie się lotu w trzech liniach kręgowców: ptaki, nietoperze i już wymarłe pterodaktyle.

W rzeczywistości konwergencja w grupach obecnych latających kręgowców wykracza poza zmodyfikowane kończyny przednie w konstrukcjach, które umożliwiają lot.

Szereg adaptacji fizjologicznych i anatomicznych jest wspólnych dla obu grup, takich jak charakterystyka krótszych jelit, które prawdopodobnie zmniejszają masę osobnika podczas lotu, czyniąc go mniej kosztownym i bardziej afektywnym.

Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że różni badacze odkryli ewolucyjne zbieżności w grupie nietoperzy i ptaków na poziomie rodziny.

Na przykład nietoperze z rodziny Molossidae są podobne do członków rodziny Hirundinidae (jaskółki i sojusznicy) u ptaków. Obie grupy charakteryzują się szybkim lotem, na dużych wysokościach, wykazującym podobne skrzydła.

Podobnie członków rodziny bruzdonosowate zbiegają się pod kilkoma względami z wróblowatych (PASSERIFORMES). Zarówno lecą przy niskich prędkościach, i mają zdolność do manewrowania w roślinności.

Aye-aye i gryzonie

Znaczący przykład zbieżności ewolucyjnej można znaleźć podczas analizy dwóch grup ssaków: aye-ayer i wiewiórek.

Dzisiaj aye-aye (Daubentonia madagascariensis) jest sklasyfikowany jako endemiczny na Madagaskarze naczelny lemuriform. Jego niezwykła dieta składa się głównie z owadów.

Tak więc, aye-aye ma adaptacje, które były związane z jego nawykami troficznymi, takimi jak ostre słuchanie, wydłużanie środkowego palca i protezy z rosnącymi siekaczami..

Pod względem uzębienia przypomina pod wieloma względami gryzonia. Nie tylko w wyglądzie siekaczy, ale również mają niezwykle podobny wzór dentystyczny.

Pojawienie się obu taksonów jest tak uderzające, że pierwsi taksonomowie sklasyfikowali aye-aye wraz z innymi wiewiórkami w rodzaju Sciurus.

Referencje

  1. Doolittle, R. F. (1994). Ewolucja zbieżna: potrzeba wyraźności. Trendy w naukach biochemicznych, 19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G. i Haraway, M. M. (1998). Psychologia porównawcza: podręcznik. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Encyklopedia biologii ewolucyjnej. Academic Press.
  4. Losos, J. B. (2013). Przewodnik po ewolucji Princeton. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Ewolucja zbieżna: najpiękniejsze formy ograniczone. MIT Press.
  6. Morris, P., Cobb, S. i Cox, P. G. (2018). Zbieżna ewolucja w Euarchontoglires. Listy biologiczne, 14(8), 20180366.
  7. Rice, S. A. (2009). Encyklopedia ewolucji. Infobase Publishing.
  8. Starr, C., Evers, C. i Starr, L. (2010). Biologia: koncepcje i zastosowania bez fizjologii. Nauka Cengage.
  9. Stayton C. T. (2015). Co oznacza ewolucja zbieżna? Interpretacja zbieżności i jej implikacje w poszukiwaniu granic ewolucji. Koncentracja interfejsu, 5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M. H. i Specht, C. D. (2011). Homoplasy: od wykrywania wzorca do określania procesu i mechanizmu ewolucji. nauka, 331(6020), 1032-1035.