Teória, typy a príklady koevolúcie

koevoluce je to vzájomná evolučná zmena, ktorá zahŕňa dva alebo viac druhov. Tento jav je výsledkom interakcie medzi nimi. Rôzne interakcie, ktoré sa vyskytujú medzi organizmami - konkurencia, vykorisťovanie a vzájomný vzťah - vedú k významným dôsledkom vo vývoji a diverzifikácii príslušných línií..

Niektoré príklady evolučných systémov sú vzťah medzi parazitmi a ich hostiteľmi, rastlinami a bylinožravcami, ktorí sa na nich živia, alebo antagonistickými interakciami, ktoré sa vyskytujú medzi predátormi a ich korisťou..

Koevolúcia je považovaná za jeden z javov, ktoré sú zodpovedné za veľkú rozmanitosť, ktorú dnes obdivujeme..

V praxi nie je ľahké dokázať, že interakcia je udalosťou coevolution. Hoci interakcia medzi dvoma druhmi sa zdá byť dokonalá, nie je spoľahlivým dôkazom koevolučného procesu.

Jedným z prístupov je použitie fylogenetických štúdií na testovanie, či existuje podobný model diverzifikácie. V mnohých prípadoch, keď sú fylogenézy dvoch druhov kongruentné, predpokladá sa, že existuje koevolúcia medzi oboma líniami.

index

• 1 Typy interakcie
  • 1.1 Hospodárska súťaž
  • 1.2 Vykorisťovanie
  • 1.3 Vzájomnosť
• 2 Definícia koevolúcie
  • 2.1 Definícia Janzena
  • 2.2 Podmienky pre vznik spoločného vývoja
• 3 Teórie a hypotézy
  • 3.1 Hypotéza geografickej mozaiky
  • 3.2 Hypotéza Červenej kráľovnej
• 4 Typy
  • 4.1 Špecifický spoločný vývoj
  • 4.2 Difúzna koevolúcia
  • 4.3 Únik a žiarenie
• 5 Príklady
  • 5.1 Pôvod organel v eukaryotoch
  • 5.2 Pôvod tráviaceho systému
  • 5.3 Súvisiace vzťahy medzi críalo a straka
• 6 Referencie

Druhy interakcie

Predtým, než sa začneme zaoberať otázkami súvisiacimi s koevolúciou, je potrebné spomenúť typy interakcií, ktoré sa vyskytujú medzi druhmi, pretože majú veľmi dôležité evolučné dôsledky..

súťaž

Druhy môžu súťažiť a táto interakcia vedie k negatívnym účinkom na rast alebo reprodukciu dotknutých jednotlivcov. Súťaž môže byť vnútrodruhová, ak sa vyskytuje medzi členmi rovnakého druhu alebo interspecifickými, keď jednotlivci patria k rôznym druhom.

V ekológii sa rieši „princíp konkurenčného vylúčenia“. Tento koncept navrhuje, aby druhy, ktoré súťažia o rovnaké zdroje, nemohli konkurovať stabilným spôsobom, ak zvyšné ekologické faktory zostanú konštantné. Inými slovami, dva druhy nezaujímajú rovnaký výklenok.

Pri tomto type interakcie jeden druh vždy skončil bez druhého. Alebo sú rozdelené do určitej dimenzie výklenku. Napríklad, ak sa dva druhy vtákov živia rovnakými oblasťami a majú rovnaké oddychové oblasti, aby mohli naďalej koexistovať, môžu mať svoje vrcholy aktivity v rôznych časoch dňa.

vykorisťovania

Druhým druhom interakcie medzi druhmi je vykorisťovanie. Tu druh X stimuluje vývoj druhu Y, ale toto Y inhibuje vývoj X. Typickými príkladmi sú interakcie medzi predátorom a jeho korisťou, parazitmi s hostiteľmi a rastlinami s bylinožravcami..

V prípade bylinožravcov existuje neustály vývoj detoxikačných mechanizmov proti sekundárnym metabolitom, ktoré rastlina produkuje. Rovnakým spôsobom sa rastlina vyvíja do účinnejších toxínov, aby ich presunula preč.

To isté sa deje v interakcii dravej koristi, kde korisť neustále zlepšuje svoju únikovú kapacitu a predátori zvyšujú svoje útočné schopnosti.

mutualizmus

Posledný typ vzťahu zahŕňa výhodu alebo pozitívny vzťah pre obidva druhy, ktoré sa podieľajú na interakcii. Hovorí sa o „vzájomnom využívaní“ medzi druhmi.

Napríklad vzájomný vzťah medzi hmyzom a ich opeľovačmi sa premieta do výhod pre obe: hmyz (alebo akýkoľvek iný opeľovač) profituje zo živín rastlín, zatiaľ čo rastliny získavajú rozptýlenie svojich gamét. Symbiotické vzťahy sú ďalším známym príkladom vzájomnosti.

Definícia koevolúcie

Koevolúcia nastáva, keď dva alebo viac druhov ovplyvňuje vývoj druhého. Prísne vzaté, koevolúcia sa týka vzájomného vplyvu medzi druhmi. Je potrebné ho odlíšiť od inej udalosti nazývanej sekvenčná evolúcia, pretože medzi oboma javmi je zvyčajne zmätok.

Sekvenčná evolúcia nastáva vtedy, keď jeden druh má vplyv na vývoj druhého, ale to isté sa nestane v opačnom smere - neexistuje reciprocita.

Termín bol prvýkrát použitý v roku 1964 výskumníkmi Ehrlich a Raven.

Práce Ehrlicha a Raven na interakciu medzi Lepidoptera a rastliny inšpiroval postupné vyšetrovanie "coevolution". Termín bol však skreslený a stratil význam v priebehu času.

Avšak, prvá osoba, ktorá vykonala štúdiu súvisiacu s koevolúciou medzi dvoma druhmi, bola Charles Darwin, keď sa nachádzala v USA Pôvod druhu (1859) spomenul vzťah medzi kvetmi a včiel, hoci na označenie fenoménu nepoužil slovo „coevolution“.

Definícia Janzen

Preto v 60. a 70. rokoch neexistovala žiadna špecifická definícia, kým Janzen v roku 1980 nezverejnil poznámku, ktorá dokázala napraviť situáciu..

Tento výskumník definoval pojem coevolution ako: "charakteristika jednotlivcov populácie, ktorá sa mení v reakcii na inú charakteristiku jedincov druhej populácie, po ktorej nasleduje evolučná reakcia v druhej populácii na zmenu, ktorá vznikla v prvom"..

Aj keď je táto definícia veľmi presná a má objasniť možné nejednoznačnosti koevolučného fenoménu, nie je pre biológov praktická, pretože je ťažké dokázať.

Rovnako tak jednoduchá spoločná adaptácia neznamená koevolučný proces. Inými slovami, pozorovanie interakcie medzi oboma druhmi nie je presvedčivým dôkazom na zabezpečenie toho, aby sme čelili koevolučnej udalosti.

Podmienky, ktoré nastanú pri koevolúcii

Existujú dva požiadavky, aby sa koevolučný jav uskutočnil. Jedným z nich je špecifickosť, pretože vývoj každej charakteristiky alebo znaku u druhu je spôsobený selektívnymi tlakmi, ktoré vyvolávajú znaky iných druhov, ktoré sú súčasťou systému..

Druhou podmienkou je reciprocita - postavy sa musia vyvíjať spoločne (aby sa zabránilo zámene s postupným vývojom).

Teórie a hypotézy

Existuje niekoľko teórií týkajúcich sa javov koevolúcie. Medzi nimi sú hypotéza geografickej mozaiky a červená kráľovná.

Geografická hypotéza mozaiky

Táto hypotéza bola navrhnutá v roku 1994 Thompsonom a zvažuje dynamické javy koevolúcie, ktoré sa môžu vyskytnúť v rôznych populáciách. Inými slovami, každá zemepisná oblasť alebo región predstavuje svoje miestne úpravy.

Proces migrácie jednotlivcov zohráva zásadnú úlohu, pretože vstup a výstup variantov má tendenciu homogenizovať miestne fenotypy populácií..

Tieto dva javy - miestne úpravy a migrácie - sú silami, ktoré sú zodpovedné za geografickú mozaiku. Výsledkom udalosti je možnosť nájsť rôzne populácie v rôznych koevolučných štátoch, pretože jeden dom sleduje svoju vlastnú trajektóriu s časom..

Vďaka existencii geografickej mozaiky je možné vysvetliť trend koevolučných štúdií uskutočňovaných v rôznych regiónoch, ale s tým istým druhom, ktorý je v rozpore s inými alebo v niektorých prípadoch protirečivými..

Hypotéza Červenej kráľovnej

Hypotézu Červenej kráľovnej navrhol Leigh Van Valen v roku 1973. Výskumník bol inšpirovaný knihou Lewisa Carrolla Alice cez vyzerajúce sklo. V úryvku príbehu autor rozpráva, ako postavy bežia tak rýchlo, ako len môžu a stále zostávajú na rovnakom mieste.

Van Valen vyvinul svoju teóriu na základe konštantnej pravdepodobnosti zániku, ktorý zažívajú línie organizmov. To znamená, že nie sú schopní "zlepšiť sa" v čase a pravdepodobnosť zániku je vždy rovnaká.

Napríklad dravci a korisť zažijú neustále preteky v zbrojení. Ak predátor v určitom aspekte zlepší svoju schopnosť útoku, korisť sa bude musieť zlepšiť v podobnom rozsahu - ak sa to nestane, môžu sa vyhynúť.

To isté platí vo vzťahu parazitov s ich hostiteľmi alebo v bylinožravcoch a rastlinách. K tomuto neustálemu zlepšovaniu oboch zúčastnených druhov je známa hypotéza Red Queen.

typ

Špecifická koevolúcia

Termín "coevolution" zahŕňa tri základné typy. Najjednoduchšia forma sa nazýva "špecifická koevolúcia", kde sa dva druhy vyvíjajú v reakcii na seba navzájom a naopak. Napríklad jediná korisť a jeden predátor.

Tento typ interakcie vedie k evolučným pretekom v zbrojení, čo má za následok divergenciu v určitých znakoch alebo môže tiež viesť ku konvergencii v druhoradých druhoch..

Tento špecifický model, v ktorom je zahrnutých niekoľko druhov, je najvhodnejší na preukázanie existencie vývoja. Ak by boli selektívne tlaky dostatočne silné, mali by sme očakávať, že sa u druhu objavia úpravy a protiopatrenia.

Difúzna koevolúcia

Druhý typ sa nazýva "difúzna koevolúcia" a vyskytuje sa, keď sa v interakcii vyskytuje niekoľko druhov a účinky jednotlivých druhov nie sú nezávislé. Napríklad genetická variácia rezistencie hostiteľa na dva rôzne druhy parazitov by mohla súvisieť.

Tento prípad je v prírode oveľa častejší. Je to však oveľa ťažšie študovať ako špecifická koevolúcia, pretože existencia viacerých zúčastnených druhov robí experimentálne návrhy veľmi zložitými..

Únik a žiarenie

Nakoniec, máme prípad „úniku a žiarenia“, kde druh vyvíja typ obrany proti nepriateľovi, ak sa to môže úspešne šíriť a líniu možno diverzifikovať, pretože tlak druhu nepriateľa nie je tak silný.

Napríklad, keď sa rastlinný druh vyvinie určitá chemická zlúčenina, ktorá sa ukáže ako veľmi úspešná, môže sa uvoľniť z konzumácie rôznych bylinožravcov. Preto sa môže línia rastliny stať diverzifikovanou.

Príklady

Koevolučné procesy sa považujú za zdroj biodiverzity planéty Zem. Tento konkrétny jav bol prítomný v najdôležitejších udalostiach vo vývoji organizmov.

Ďalej popíšeme veľmi všeobecné príklady koevolučných udalostí medzi rôznymi líniami a potom budeme hovoriť o špecifickejších prípadoch na úrovni druhov..

Pôvod organel v eukaryotoch

Jednou z najdôležitejších udalostí vo vývoji života bola inovácia eukaryotickej bunky. Tieto sa vyznačujú tým, že majú skutočné jadro ohraničené plazmatickou membránou a predstavuje subcelulárne kompartmenty alebo organely.

Existuje veľmi silný dôkaz, ktorý podporuje pôvod týchto buniek prostredníctvom koevolúcie so symbiotickými organizmami, ktoré viedli k súčasným mitochondriám. Táto myšlienka je známa ako endosymbiotická teória.

To isté platí pre pôvod rastlín. Podľa endosymbiotickej teórie vznikli chloroplasty vďaka symbióze medzi baktériou a iným organizmom väčšej veľkosti, ktorý skončil zhltnutím najmenšieho organizmu..

Obe organely - mitochondrie a chloroplasty - majú určité vlastnosti pripomínajúce baktériu, ako je typ genetického materiálu, kruhová DNA a jej veľkosť..

Pôvod tráviaceho systému

Tráviaci systém mnohých zvierat je celý ekosystém obývaný extrémne rôznorodou mikrobiálnou flórou.

V mnohých prípadoch majú tieto mikroorganizmy kľúčovú úlohu pri trávení potravy, pomáhajú tráveniu živín av niektorých prípadoch môžu syntetizovať živiny pre hostiteľa..

Súvisiace vzťahy medzi críalo a straka

U vtákov existuje veľmi zvláštny jav, ktorý súvisí s ukladaním vajec v hniezdach iných ľudí. Tento systém coevolution je integrovaný críalo (Clamator glandarius) a jeho hostiteľský druh, straka (Pica pica).

Kladenie vajec sa nerobí náhodne. Naproti tomu, zvieratká si vyberajú páry strelcov, ktorí najviac investujú do rodičovskej starostlivosti. Nový jednotlivec tak dostane od svojich adoptívnych rodičov lepšiu starostlivosť.

Ako to robíte? Použitie signálov súvisiacich so sexuálnym výberom hostiteľa, ako je napríklad väčšie hniezdo.

V reakcii na toto správanie, straky zmenšili veľkosť hniezda takmer o 33% v oblastiach, kde existuje críalo. Rovnako majú aj aktívnu ochranu hniezdnej starostlivosti.

Críalo je tiež schopné zničiť vajíčka straka, aby podporili chov ich mláďat. V reakcii na to strelci zvýšili počet vajec na hniezdo, aby sa zvýšila ich účinnosť.

Najdôležitejšou adaptáciou je schopnosť rozpoznať parazitické vajíčko, aby ho vyhodilo z hniezda. I keď parazitickí vtáci vyvinuli vajcia veľmi podobné tým, ktoré majú strakovia.

referencie

1. Darwin, C. (1859). O pôvode druhov prostredníctvom prirodzeného výberu. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Evolučná analýza. Prentice Hall.
3. Futuyma, D. J. (2005). vývoj . Sinauer.
4. Janzen, D. H. (1980). Kedy je to koevolúcia. vývoj, 34(3), 611-612.
5. Langmore, N. E., Hunt, S., & Kilner, R.M. (2003). Eskalácia koevolučných pretekov v zbrojení prostredníctvom odmietnutia mláďat parazitujúcich mladých. príroda, 422(6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evolúcia: základ biológie. Južný projekt.