Konvergentný vývoj v tom, čo sa skladá a príklady



konvergentný vývoj je vznik fenotypových podobností v dvoch alebo viacerých líniách, nezávisle. Všeobecne platí, že tento model sa pozoruje vtedy, keď sú príslušné skupiny vystavené podobným prostrediam, mikroprostrediam alebo spôsobom života, ktoré vedú k ekvivalentným selektívnym tlakom..

Fyziologické alebo morfologické znaky teda zvyšujú biologickú primeranosť (\ tfitness) a konkurencieschopnosti za týchto podmienok. Keď konvergencia nastane v určitom prostredí, môže byť intuitívne, že táto funkcia je typu adaptívne. Na overenie funkčnosti znaku sú však potrebné ďalšie štúdie, a to prostredníctvom dôkazov na podporu toho, že v skutočnosti to zvyšuje vhodnosť obyvateľstva.

Medzi najvýznamnejšími príkladmi konvergentnej evolúcie môžeme spomenúť let u stavovcov, oko u stavovcov a bezstavovcov, medzi inými aj fusiformné formy u rýb a vodných cicavcov..

index

  • 1 Čo je konvergentná evolúcia??
    • 1.1 Všeobecné definície
    • 1.2 Navrhované mechanizmy
    • 1.3 Evolučné dôsledky
  • 2 Evolučná konvergencia verzus paralelizmus
  • 3 Konvergencia verzus divergencia
  • 4 Na akej úrovni dochádza ku konvergencii??
    • 4.1 Zmeny zahŕňajúce rovnaké gény
  • 5 Príklady
    • 5.1 Let v stavovcoch
    • 5.2 Aye-aye a hlodavce
  • 6 Referencie

Aký je konvergentný vývoj??

Predstavte si, že poznáme dvoch ľudí, ktorí fyzicky vyzerajú veľmi podobne. Obaja majú rovnakú výšku, farbu očí a podobné vlasy. Jeho vlastnosti sú podobné. Pravdepodobne budeme predpokladať, že títo dvaja ľudia sú bratia, bratranci alebo možno vzdialení príbuzní.

Napriek tomu by nebolo prekvapením, aby sme zistili, že v našom príklade nie je medzi ľuďmi blízky príbuzný vzťah. To isté sa deje vo veľkom meradle v evolúcii: niekedy podobné formy nezdieľajú novší spoločný predok.

To znamená, že v priebehu evolúcie sa môžu vlastnosti, ktoré sú podobné v dvoch alebo viacerých skupinách, získať v a nezávislý.

Všeobecné definície

Biológovia používajú dve všeobecné definície pre evolučnú konvergenciu alebo konvergenciu. Obe definície vyžadujú, aby dva alebo viac riadkov vyvíjali znaky, ktoré sú si navzájom podobné. Definícia zvyčajne integruje pojem „evolučná nezávislosť“, aj keď je implicitná.

Definície sa však líšia v špecifickom evolučnom procese alebo mechanizme potrebnom na získanie vzoru.

Niektoré definície konvergencie, ktoré nemajú mechanizmus, sú nasledovné: "nezávislý vývoj podobných charakteristík z predkovskej črty" alebo "vývoj podobných charakteristík v nezávislých evolučných líniách".

Navrhované mechanizmy

Naproti tomu iní autori uprednostňujú integráciu mechanizmu v koncepcii coevolution, aby vysvetlili model.

Napríklad "nezávislý vývoj podobných znakov v vzdialených organizmoch v dôsledku vzniku adaptácií na podobné prostredie alebo formy života".

Obe definície sú široko používané vo vedeckých článkoch av literatúre. Kľúčovou myšlienkou evolučnej konvergencie je pochopiť, že spoločný predok zúčastnených línií mal počiatočný stav rozdielny.

Evolučné dôsledky

V nadväznosti na definíciu konvergencie, ktorá obsahuje mechanizmus (uvedený v predchádzajúcej časti), vysvetľuje podobnosť fenotypov vďaka podobnosti selektívnych tlakov, ktoré taxóny zažívajú..

Vo svetle evolúcie sa to interpretuje z hľadiska adaptácií. To znamená, že vlastnosti, ktoré sa získali vďaka konvergencii, sú úpravy pre uvedené médium, pretože by to nejakým spôsobom zvýšilo jeho vhodnosť.

Existujú však prípady, keď dochádza k evolučnej konvergencii a znak nie je adaptívny. To znamená, že zapojené línie nie sú pod rovnakými selektívnymi tlakmi.

Evolučná konvergencia verzus paralelizmus

V literatúre je zvyčajné nájsť rozdiel medzi konvergenciou a paralelizmom. Niektorí autori používajú evolučnú vzdialenosť medzi skupinami, ktoré majú byť porovnávané, aby oddelili tieto dva pojmy.

Opakovaný vývoj znaku v dvoch alebo viacerých skupinách organizmov sa považuje za paralelizmus, ak sa podobné fenotypy vyvíjajú v príbuzných líniách, zatiaľ čo konvergencia zahŕňa vývoj podobných znakov v oddelených alebo relatívne vzdialených líniách..

Ďalšia definícia konvergencie a paralelizmu sa usiluje o ich oddelenie, pokiaľ ide o vývojové cesty zapojené do štruktúry. V tomto kontexte konvergentná evolúcia vytvára podobné charakteristiky rôznymi spôsobmi vývoja, zatiaľ čo paralelná evolúcia to robí podobnými spôsobmi.

Rozdiel medzi paralelnou a konvergentnou evolúciou však môže byť kontroverzný a stáva sa ešte zložitejším, keď zostupujeme k identifikácii molekulárnych báz daného znaku. Napriek týmto ťažkostiam sú evolučné dôsledky týkajúce sa oboch pojmov podstatné.

Konvergencia verzus divergencia

Hoci výber uprednostňuje podobné fenotypy v podobných prostrediach, nie je to fenomén, ktorý by sa dal použiť vo všetkých prípadoch.

Podobnosti z hľadiska formy a morfológie môžu viesť k tomu, že organizmy budú navzájom konkurovať. V dôsledku toho výber uprednostňuje rozdiely medzi druhmi, ktoré existujú na mieste, čím sa vytvára napätie medzi stupňami konvergencie a divergencie, ktoré sa očakávajú pre konkrétny biotop..

Jednotlivci, ktorí sú blízki a majú výrazné prekrývanie výklenku, sú najsilnejší konkurenti - na základe ich fenotypovej podobnosti, čo ich vedie k tomu, že využívajú zdroje podobným spôsobom..

V týchto prípadoch môže divergentný výber viesť k javu, ktorý je známy ako adaptívne žiarenie, kde línia v krátkom čase vyvoláva rôzne druhy s veľkou rozmanitosťou ekologických úloh. Podmienky, ktoré uprednostňujú adaptívne žiarenie, zahŕňajú okrem iného environmentálnu heterogenitu, neprítomnosť predátorov.

Adaptívne žiarenie a konvergentná evolúcia sa považujú za dve strany tej istej "evolučnej meny".

Na akej úrovni dochádza ku konvergencii??

Pochopenie rozdielu medzi evolučnou konvergenciou a paralelizmom, vyvstáva veľmi zaujímavá otázka: keď prirodzený výber uprednostňuje vývoj podobných znakov, vyskytuje sa pod rovnakými génmi, alebo môže zahŕňať rôzne gény a mutácie, ktoré majú za následok podobné fenotypy??

Podľa doteraz získaných dôkazov sa zdá, že odpoveď na obe otázky je áno. Existujú štúdie, ktoré podporujú obidva argumenty.

Hoci doteraz neexistuje konkrétna odpoveď na to, prečo sú niektoré gény "znovu použité" v evolučnom vývoji, existujú empirické dôkazy, ktoré sa snažia objasniť problém.

Zmeny zahŕňajúce rovnaké gény

Napríklad sa ukázalo, že opakovaný vývoj časov kvitnutia v rastlinách, rezistencia voči insekticídom v hmyze a pigmentácia u stavovcov a bezstavovcov sa vyskytli prostredníctvom zmien, ktoré zahŕňali rovnaké gény..

Pre niektoré znaky však môže znak zmeniť len malý počet génov. Vezmite prípad zraku: zmeny vo farebnom videní sa musia nevyhnutne vyskytnúť pri zmenách týkajúcich sa génov opsínu.

Naopak, v iných charakteristikách sú početnejšie gény, ktoré ich riadia. V čase kvitnutia rastlín zapojených asi 80 génov, ale len zmeny boli preukázané v priebehu evolúcie v niekoľkých.

Príklady

V roku 1997 sa Moore a Willmer pýtali, aké spoločné je fenomén konvergencie.

Pre týchto autorov zostáva táto otázka nezodpovedaná. Tvrdia, že podľa doteraz opísaných príkladov existuje relatívne vysoká úroveň konvergencie. Naznačujú však, že stále existuje významné podcenenie evolučnej konvergencie v organických bytostiach.

V evolučných knihách nájdeme tucet klasických príkladov konvergencie. Ak chce čitateľ rozšíriť svoje vedomosti z predmetu, môže sa obrátiť na McGheeho knihu (2011), kde nájde početné príklady v rôznych skupinách stromu života..

Let v stavovcoch

V ekologických bytostiach je jedným z najvýraznejších príkladov evolučnej konvergencie vzhľad letu v troch líniách stavovcov: vtáky, netopiere a už vyhynuté pterodaktyly.

V skutočnosti konvergencia v skupinách súčasných lietajúcich stavovcov presahuje rámec modifikovaných predných končatín v štruktúrach, ktoré umožňujú let.

Série fyziologických a anatomických adaptácií sú zdieľané medzi oboma skupinami, ako je vlastnosť, že majú kratšie črevá, ktoré pravdepodobne znižujú hmotnosť jedinca počas letu, čo ho robí lacnejším a efektívnejším..

Ešte prekvapivejšie je, že rôzni vedci našli evolučnú konvergenciu v rámci skupiny netopierov a vtákov na úrovni rodiny.

Napríklad netopiere rodu Molossidae sú podobné vtákom z čeľade Hirundinidae (lastovičky a spojenci). Obe skupiny sa vyznačujú rýchlym letom, vo vysokých nadmorských výškach, ktoré majú podobné krídla.

Podobne, členovia rodiny Nycteridae sa zbiehajú v niekoľkých aspektoch s pastiermi (Passeriformes). Obe lietajú pri nízkych rýchlostiach a majú schopnosť manévrovať vo vegetácii.

Aye-aye a hlodavce

Významný príklad evolučnej konvergencie sa nachádza pri analýze dvoch skupín cicavcov: aye-ayer a veveričky.

Dnes, aye-aye (Daubentonia madagascariensis) je klasifikovaný ako endemický lemurový primát na Madagaskare. Jeho nezvyčajná strava je v podstate tvorená hmyzom.

Aye-aye má teda adaptácie, ktoré súvisia s jeho trofickými zvyklosťami, ako je akútne sluch, predĺženie prostredného prsta a zubné protézy s rastúcimi rezákmi..

Pokiaľ ide o chrup, vo viacerých ohľadoch sa podobá na hlodavca. Nielen vo vzhľade rezákov, ale aj neobyčajne podobný zubný vzorec.

Vzhľad medzi oboma taxónmi je taký pozoruhodný, že prví taxonómovia klasifikovali aye-aye spolu s ostatnými veveričkami v rode. Sciurus.

referencie

  1. Doolittle, R. F. (1994). Konvergentný vývoj: potreba byť explicitná. Trendy v biochemických vedách, 19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G., & Haraway, M. M. (1998). Porovnávacia psychológia: Príručka. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Encyklopédia evolučnej biológie. Akademická tlač.
  4. Losos, J. B. (2013). Princeton sprievodca evolúciou. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Konvergentný vývoj: obmedzené formy najkrajšie. MIT Stlačte.
  6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, P. G. (2018). Konvergentný vývoj v Euarchontoglires. Biologické listy, 14(8), 20180366.
  7. Rice, S. A. (2009). Encyklopédia evolúcie. Infobase Publishing.
  8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biológia: koncepty a aplikácie bez fyziológie. Cengage Učenie.
  9. Stayton C. T. (2015). Čo znamená konvergentná evolúcia? Výklad konvergencie a jej dôsledky pri hľadaní limitov evolúcie. Rozhranie rozhrania, 5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M. H., & Specht, C. D. (2011). Homoplasy: od detekcie vzoru po určujúci proces a mechanizmus evolúcie. veda, 331(6020), 1032-1035.