KONVERGENTIŠKA EVOLIUCIJA: KAS JĄ SUDARO IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Konvergentinė evoliucija yra fenotipo panašumų dviejų ar daugiau linijų savarankiškai atsiradimas. Paprastai šis modelis pastebimas, kai dalyvaujančios grupės yra veikiamos panašios aplinkos, mikroaplinkos ar gyvenimo būdo, kuris virsta lygiaverčiu atrankiniu slėgiu.

Taigi aptariami fiziologiniai ar morfologiniai požymiai padidina biologinį tinkamumą (tinkamumą) ir konkurencingumą tokiomis sąlygomis. Kai konvergencija vyksta tam tikroje aplinkoje, galima suprasti, kad šis bruožas yra adaptyvaus pobūdžio. Tačiau norint atlikti bruožo funkcionalumą reikia atlikti papildomus tyrimus, remiantis įrodymais, patvirtinančiais, kad tai iš tikrųjų padidina gyventojų tinkamumą.

Delfinų ir ichtiozaurų bendrų savybių pavyzdžiai. Nors abu dalykai yra labai panašūs, filogenetiškai jie yra labai nutolę ir juose minėtos savybės buvo įgytos savarankiškai.
Šaltinis: „Skeptic“ vaizdas iš „Wikimedia Commons“

Tarp ryškiausių konvergenčios evoliucijos pavyzdžių galime paminėti skriejimą stuburiniais gyvūnais, akį stuburiniais ir bestuburiais, verpstės formas, be kita ko, žuvyse ir vandens žinduoliuose.

Kas yra konvergencinė evoliucija?

Įsivaizduokime, kad mes susitinkame su dviem fiziškai gana panašiais žmonėmis. Jie abu yra vienodo ūgio, akių spalvos ir plaukų spalvos. Jų savybės taip pat panašios. Tikriausiai manysime, kad abu žmonės yra broliai ir seserys, pusbroliai ar galbūt tolimi giminaičiai.

Nepaisant to, nebūtų staigmena sužinojus, kad tarp mūsų pavyzdžio žmonių nėra glaudžių šeimos santykių. Tas pats pasakytina ir evoliucijos plačiu mastu: kartais panašios formos neturi naujesnio protėvio.

T. y., Evoliucijos metu bruožai, panašūs į dvi ar daugiau grupių, gali būti įgyjami savarankiškai.

Bendrieji apibrėžimai

Biologai naudoja du bendruosius evoliucijos suartėjimo ar suartėjimo apibrėžimus. Abiejų apibrėžimų reikalaujama, kad dvi ar daugiau eilučių raidžių būtų panašios viena į kitą. Į apibrėžimą paprastai įtraukiamas terminas „evoliucinė nepriklausomybė“, nors jis yra netiesioginis.

Tačiau apibrėžimai skiriasi atsižvelgiant į specifinį evoliucijos procesą ar mechanizmą, reikalingą šiam modeliui gauti.

Kai kurie konvergencijos apibrėžimai, kuriems trūksta mechanizmo, yra šie: „nepriklausoma panašių charakteristikų evoliucija nuo protėvių bruožo“ arba „panašių savybių evoliucija nepriklausomose evoliucijos linijose“.

Siūlomi mechanizmai

Kiti autoriai, atvirkščiai, nori integruoti mechanizmą į koevoliucijos sąvoką, kad paaiškintų modelį.

Pavyzdžiui, „nepriklausoma panašių bruožų evoliucija tolimai susijusiuose organizmuose dėl adaptacijos panašiose aplinkose ar gyvybės formose atsiradimo“.

Abi apibrėžtys yra plačiai naudojamos moksliniuose straipsniuose ir literatūroje. Esminė evoliucijos suartėjimo idėja yra suprasti, kad bendras susijusių protėvių protėvis turėjo kitokią pradinę būseną.

Evoliuciniai padariniai

Po konvergencijos apibrėžimo, apimančio mechanizmą (minėtą ankstesniame skyriuje), tai paaiškina fenotipų panašumą dėl selektyvaus slėgio, kurį patiria taksonai, panašumo.

Atsižvelgiant į evoliuciją, tai aiškinama atsižvelgiant į adaptacijas. Tai yra, bruožai, kurie įgyjami konvergencijos dėka, yra pritaikymai minėtai aplinkai, nes tai tam tikru būdu padidintų jų tinkamumą.

Tačiau yra atvejų, kai vyksta evoliucinis suartėjimas ir bruožas nėra adaptyvus. T. y., Susijusių linijų atranka nėra tokia pati.

Evoliucinis suartėjimas palyginti su paralelizmu

Literatūroje įprasta atskirti konvergenciją ir paralelizmą. Kai kurie autoriai naudoja evoliucinį atstumą tarp grupių, kuriuos reikia palyginti, norėdami atskirti dvi sąvokas.

Pakartotinis bruožo kitimas dviejose ar daugiau organizmų grupių yra laikomas lygiagrečiu, jei panašūs fenotipai išsivysto giminingose ​​linijose, tuo tarpu konvergencija apima panašių bruožų evoliuciją atskirose ar santykinai nutolusiose linijose.

Kitas konvergencijos ir paralelizmo apibrėžimas siekia juos atskirti atsižvelgiant į struktūros raidos kelius. Šiame kontekste konvergencinė evoliucija sukelia panašias savybes skirtingais vystymosi keliais, o lygiagreti evoliucija daro panašiais keliais.

Tačiau atskyrimas tarp lygiagrečiosios ir konvergencinės evoliucijos gali būti prieštaringas ir tampa dar sudėtingesnis, kai einame į nagrinėjamo požymio molekulinės bazės nustatymą. Nepaisant šių sunkumų, abiejų sąvokų evoliucinis poveikis yra didelis.

Konvergencija ir divergencija

Nors atranka skatina panašius fenotipus panašiose aplinkose, tai nėra reiškinys, kurį galima pritaikyti visais atvejais.

Formos ir morfologijos požiūriu panašumai gali paskatinti organizmus konkuruoti tarpusavyje. Dėl šios priežasties atranka skatina skirtumus tarp vietinių sugyvenamų rūšių, sukuriant įtampą tarp tam tikroje buveinėje numatomo suartėjimo ir nukrypimo laipsnių.

Asmenys, kurie yra artimi ir turi nemažą nišą persidengimą, yra patys galingiausi konkurentai - atsižvelgiant į jų fenotipinį panašumą, dėl kurio jie gali panašiai išnaudoti išteklius.

Tokiais atvejais skirtinga atranka gali sukelti reiškinį, žinomą kaip adaptyvioji radiacija, kai dėl linijos per trumpą laiką atsiranda įvairių rūšių, turinčių didelę ekologinių vaidmenų įvairovę. Sąlygos, skatinančios adaptyviąją radiaciją, apima aplinkos nevienalytiškumą, plėšrūnų nebuvimą.

Adaptyvinės spinduliuotės ir konvergencinė evoliucija laikomos dviem tos pačios „evoliucijos monetos“ pusėmis.

Kokiu lygiu vyksta konvergencija?

Suprantant skirtumą tarp evoliucijos konvergencijos ir paralelių, iškyla labai įdomus klausimas: Kai natūrali atranka skatina panašių bruožų evoliuciją, ar ji vyksta pagal tuos pačius genus, ar gali apimti skirtingus genus ir mutacijas, sąlygojančius panašius fenotipus?

Remiantis iki šiol surinktais įrodymais, atsakymas į abu klausimus atrodo teigiamas. Yra tyrimų, kurie palaiko abu argumentus.

Nors iki šiol nėra konkretaus atsakymo, kodėl kai kurie genai „panaudojami“ evoliucinėje evoliucijoje, yra empirinių įrodymų, kuriais siekiama išsiaiškinti problemą.

Pokyčiai, susiję su tais pačiais genais

Pavyzdžiui, įrodyta, kad pasikartojantys augalų žydėjimo laikai, vabzdžių atsparumas insekticidams ir stuburinių bei bestuburių pigmentacija įvyko per pokyčius, susijusius su tais pačiais genais.

Tačiau tam tikrus bruožus gali pakeisti tik nedaugelis genų. Pažvelk į regėjimą: spalvinio matymo pokyčiai būtinai turi atsirasti pasikeičiant su opsino genais.

Priešingai, pagal kitas savybes juos valdančių genų yra daugiau. Augalų žydėjimo metu dalyvauja apie 80 genų, tačiau pokyčiai evoliucijos metu buvo pastebėti tik keliuose.

Pavyzdžiai

1997 m. Moore'as ir Willmeris domėjosi, koks paplitęs yra konvergencijos fenomenas.

Šiems autoriams šis klausimas liko neatsakytas. Jie teigia, kad, remiantis iki šiol aprašytais pavyzdžiais, yra gana aukštas konvergencijos lygis. Tačiau jie tvirtina, kad vis dar labai nuvertinamas organinių būtybių evoliucinis suartėjimas.

Evoliucijos knygose randame keliolika klasikinių suartėjimo pavyzdžių. Jei skaitytojas nori išplėsti savo žinias šia tema, jis gali perskaityti McGhee knygą (2011), kurioje rasite daugybę pavyzdžių įvairiose gyvenimo medžio grupėse.

Skrydis stuburiniais gyvūnais

Organinėse būtybėse vienas nuostabiausių evoliucijos konvergencijos pavyzdžių yra skrydžio pasirodymas trijose stuburinių linijose: paukščiuose, šikšnosparniuose ir dabar jau nykstančiuose pterodaktiliuose.

Tiesą sakant, šių dienų skraidančių stuburinių grupių konvergencija viršija priekinių galūnių modifikavimą į struktūras, leidžiančias skristi.

Abiejoms grupėms būdinga keletas fiziologinių ir anatominių adaptacijų, pavyzdžiui, turintiems trumpesnes žarnas, kurios, kaip manoma, sumažina asmens masę skrydžio metu, todėl jos tampa pigesnės ir jautresnės.

Dar labiau stebina, kad skirtingi tyrėjai nustatė evoliucinius suartinimus šikšnosparnių ir paukščių grupėse šeimos lygmeniu.

Pavyzdžiui, Molossidae šeimos šikšnosparniai yra panašūs į Hirundinidae šeimos narius (kregždes ir sąjungininkus) paukščiuose. Abiem grupėms būdingas greitas skrydis dideliame aukštyje, turinčios panašius sparnus.

Panašiai Nycteridae šeimos nariai įvairiais aspektais suartėja su praeiviais paukščiais (Passeriformes). Abu skraido nedideliu greičiu ir geba manevruoti per augmeniją.

Akis ir graužikai

Išskirtinis evoliucijos suartėjimo pavyzdys randamas analizuojant dvi žinduolių grupes: vakar vakar ir voveres.

Šiandien ae-aye (Daubentonia madagascariensis) klasifikuojami kaip lemuriforminis primatas, endeminis Madagaskarui. Jų neįprastą dietą iš esmės sudaro vabzdžiai.

Taigi, aye-aye turi adaptacijų, kurios buvo susijusios su jos trofiniais įpročiais, pavyzdžiui, ūmi klausa, vidurinio piršto ir dantų pailgėjimas su augančiais priekiniais dantimis.

Kalbant apie protezą, tai keliais būdais primena graužiko. Ne tik išvaizda, į kurią įeina priekiniai dantys, jie taip pat turi nepaprastai panašią dantų formulę.

Išvaizda tarp dviejų taksonų yra tokia ryški, kad pirmieji taksonomai kartu su kitomis voverėmis klasifikavo „Sciurus“ gentį.

Nuorodos

1. Doolittle, RF (1994). Konvergencinė raida: poreikis būti aiškus. Biocheminių mokslų tendencijos, 19 (1), 15–18.
2. Greenberg, G., & Haraway, MM (1998). Lyginamoji psichologija: vadovas. Maršrutas.
3. Kliman, RM (2016). Evoliucinės biologijos enciklopedija. Akademinė spauda.
4. Lososas, JB (2013). Prinstono evoliucijos vadovas. Prinstono universiteto leidykla.
5. McGhee, GR (2011). Konvergencija: gražiausios yra ribotos formos. MIT paspauskite.
6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, PG (2018). Konvergentiška „Euarchontoglires“ raida. Biologijos laiškai, 14 (8), 20180366.
7. „Rice“, SA (2009). Evoliucijos enciklopedija. „Infobase“ leidyba.
8. Starr, C., Evers, C., ir Starr, L. (2010). Biologija: sąvokos ir pritaikymai be fiziologijos. „Cengage“ mokymasis.
9. „Stayton CT“ (2015). Ką reiškia konvergentiška evoliucija? Konvergencijos aiškinimas ir jo reikšmės ieškant evoliucijos ribų. Sąsajos fokusavimas, 5 (6), 20150039.
10. „Wake“, DB, „Wake“, MH ir „Specht“, CD (2011). Homoplazija: nuo modelio nustatymo iki evoliucijos proceso ir mechanizmo nustatymo. mokslas, 331 (6020), 1032-1035.