Teorie koevoluce, typy a příklady

coevolution jedná se o vzájemnou evoluční změnu, která zahrnuje dva nebo více druhů. Tento jev je výsledkem interakce mezi nimi. Různé interakce, které se vyskytují mezi organismy - konkurence, vykořisťování a vzájemný vztah - vedou k významným důsledkům ve vývoji a diverzifikaci dotyčných řádků..

Některé příklady evolučních systémů jsou vztah mezi parazity a jejich hostiteli, rostlinami a býložravci, kteří se na nich živí, nebo antagonistickými interakcemi, které se vyskytují mezi predátory a jejich kořistí..

Koevoluce je považována za jeden z jevů zodpovědných za velkou rozmanitost, kterou dnes obdivujeme, vytvořenou interakcí mezi druhy.

V praxi není snadné prokázat, že interakce je koevoluční událostí. Ačkoli se interakce mezi dvěma druhy jeví jako dokonalá, není to spolehlivý důkaz koevolučního procesu.

Jedním z přístupů je použití fylogenetických studií k testování, zda existuje podobný způsob diverzifikace. V mnoha případech, kdy jsou fylogeneze dvou druhů shodné, se předpokládá, že mezi oběma řádky existuje koevoluce.

Index

• 1 Typy interakce
  • 1.1 Soutěž
  • 1.2 Využití
  • 1.3 Mutualismus
• 2 Definice koevoluce
  • 2.1 Definice Janzena
  • 2.2 Podmínky pro vznik společného vývoje
• 3 Teorie a hypotézy
  • 3.1 Hypotéza geografické mozaiky
  • 3.2 Hypotéza červené královny
• 4 Typy
  • 4.1 Specifická koevoluce
  • 4.2 Difuzní koevoluce
  • 4.3 Únik a ozáření
• 5 Příklady
  • 5.1 Původ organel v eukaryotech
  • 5.2 Původ trávicího systému
  • 5.3 coevolutní vztahy mezi críalo a straka
• 6 Odkazy

Druhy interakce

Než se budeme zabývat otázkami souvisejícími s koevolucí, je třeba zmínit typy interakcí, které se vyskytují mezi druhy, protože mají velmi důležité evoluční důsledky..

Soutěž

Druhy mohou soutěžit a tato interakce vede k negativním účinkům na růst nebo reprodukci zúčastněných osob. Soutěž může být vnitrodruhová, pokud se vyskytuje mezi členy stejného druhu nebo interspecifickou, když jednotlivci patří k různým druhům..

V ekologii se jedná o „princip konkurenčního vyloučení“. Tento koncept navrhuje, aby druhy, které soutěží o stejné zdroje, nemohly konkurovat stabilním způsobem, pokud ostatní ekologické faktory zůstanou konstantní. Jinými slovy, dva druhy nezabírají stejný výklenek.

V tomto typu interakce jeden druh vždy skončil bez druhého. Nebo jsou rozděleny do nějaké dimenze výklenku. Pokud se například dva druhy ptáků krmí na stejném místě a mají stejné odpočinkové oblasti, aby mohly pokračovat v soužití, mohou mít své vrcholy aktivity v různých časech dne.

Vykořisťování

Druhým typem interakce mezi druhy je vykořisťování. Tady druh X stimuluje vývoj druhu Y, ale toto Y inhibuje vývoj X. Typické příklady zahrnují interakce mezi predátorem a jeho kořistí, parazity s hostiteli a rostlinami s býložravci..

V případě býložravců dochází k neustálému vývoji detoxikačních mechanismů proti sekundárním metabolitům, které rostlina produkuje. Stejným způsobem se rostlina vyvíjí do účinnějších toxinů, aby je přesunula pryč.

Totéž se děje při interakci s dravcem, kde kořist neustále zlepšuje svou únikovou kapacitu a predátoři zvyšují své útočné schopnosti.

Mutualismus

Poslední typ vztahu zahrnuje přínos nebo pozitivní vztah pro oba druhy, které se účastní interakce. Hovoříme o „vzájemném využívání“ mezi druhy.

Například, vzájemný vztah existující mezi hmyzem a jejich opylovači se promítá do výhod pro oba: hmyz (nebo jiný opylovač) těžit z živin rostlin, zatímco rostliny získají rozptyl jejich gametes. Symbiotické vztahy jsou dalším známým příkladem vzájemnosti.

Definice koevoluce

Coevolution nastane, když dva nebo více druhů ovlivní vývoj druhého. Přísně vzato, coevolution odkazuje na vzájemný vliv mezi druhy. Je nutné ji odlišit od jiné události, která se nazývá sekvenční evoluce, protože mezi oběma jevy obvykle dochází k nejasnostem.

Sekvenční evoluce nastane, když jeden druh má vliv na vývoj druhého, ale totéž se nestane v opačném směru - neexistuje vzájemnost.

Termín byl poprvé použit v roce 1964 vědci Ehrlich a Raven.

Práce Ehrlicha a Raven na vzájemném ovlivňování mezi lepidoptera a rostliny inspirovala postupná vyšetřování “coevolution”. Nicméně, termín byl zkreslený a ztratil význam v průběhu času.

Nicméně, první osoba, která provedla studii týkající se koevoluce mezi dvěma druhy, byl Charles Darwin, když se nacházel v Původ druhu (1859) zmínil vztah mezi květinami a včely, ačkoli on nepoužíval slovo “coevolution” popisovat jev \ t.

Definice Janzen

Tak v 60. a 70. letech neexistovala žádná specifická definice, dokud Janzen v roce 1980 nezveřejnil poznámku, která dokázala napravit situaci..

Tento výzkumník definoval termín coevolution jako: "charakteristika jednotlivců populace, která se mění v reakci na jinou charakteristiku jedinců druhé populace, následovaná evoluční reakcí ve druhé populaci na změnu vytvořenou v první"..

Ačkoli je tato definice velmi přesná a jejím cílem je objasnit možné nejednoznačnosti koevolučního fenoménu, není pro biology praktické, protože je obtížné prokázat.

Stejným způsobem jednoduché přizpůsobení neznamená koevoluční proces. Jinými slovy, pozorování interakce mezi oběma druhy není důkladným důkazem, který by zajistil, že budeme čelit události coevolution.

Podmínky pro koevoluci

Existují dva požadavky na to, aby se konevoluční jev uskutečnil. Jedním z nich je specifičnost, protože vývoj každé charakteristiky nebo znaku u druhu je způsoben selektivním tlakem vyvolaným znaky jiných druhů, které jsou v systému zahrnuty..

Druhou podmínkou je vzájemnost - postavy se musí vyvíjet společně (aby se zabránilo záměně s postupným vývojem).

Teorie a hypotézy

Existuje několik teorií týkajících se jevů coevolution. Mezi ně patří hypotéza geografické mozaiky a červená královna.

Geografická hypotéza mozaiky

Tato hypotéza byla navrhnuta v roce 1994 Thompsonem, a zvažuje dynamické jevy coevolution, které mohou nastat v různých populacích. Jinými slovy, každá zeměpisná oblast nebo region představuje své místní úpravy.

Proces migrace jednotlivců hraje zásadní roli, protože vstup a výstup variant mají tendenci homogenizovat místní fenotypy populace..

Tyto dva jevy - místní adaptace a migrace - jsou silami zodpovědnými za geografickou mozaiku. Výsledkem události je možnost nalezení různých populací v různých koevolučních státech, protože jeden dům sleduje svou vlastní trajektorii s časem času..

Díky existenci geografické mozaiky lze vysvětlit trend studií koevoluce prováděných v různých regionech, ale se stejným druhem, který je v rozporu s ostatními nebo v některých případech protichůdný..

Hypotéza červené královny

Hypotéza červené královny byla navržena Leigh Van Valen v roce 1973. Výzkumník byl inspirován knihou napsanou Lewisem Carrollem Alice skrz prosklené sklo. V pasáži příběhu autor vypráví, jak postavy běží tak rychle, jak jen mohou a stále zůstávají na stejném místě.

Van Valen vyvinul jeho teorii založenou na konstantní pravděpodobnosti zániku zkušených řadami organismů. To znamená, že nejsou schopni „se zlepšovat“ v čase a pravděpodobnost zániku je vždy stejná.

Například, dravci a kořist zažijí konstantní závod ve zbrojení. Pokud dravec v určitém aspektu zlepší svou schopnost útoku, kořist se bude muset zlepšit v podobném rozsahu - pokud se tak nestane, mohou se vyhynout.

Totéž platí ve vztahu parazitů s jejich hostiteli nebo v býložravcích a rostlinách. K tomuto neustálému zlepšování obou zúčastněných druhů je známa hypotéza Rudé královny.

Typy

Specifická koevoluce

Termín "coevolution" zahrnuje tři základní typy. Nejjednodušší forma je volána “specifická koevoluce”, kde dva druhy se vyvíjejí v odezvě k sobě navzájem a naopak. Například jediná kořist a jeden dravec.

Tento typ interakce vede k evolučním závodům ve zbrojení, což má za následek divergenci v určitých vlastnostech nebo může také vést ke konvergenci ve vzájemných druzích..

Tento specifický model, kde se jedná o málo druhů, je nejvhodnější pro prokázání existence evoluce. Pokud jsou selektivní tlaky dostatečně silné, měli bychom očekávat, že se u druhu objeví adaptace a proti-adaptace.

Difuzní koevoluce

Druhý typ se nazývá "difuzní koevoluce" a vyskytuje se, když je v interakci několik druhů a účinky jednotlivých druhů nejsou nezávislé. Například genetická variace v rezistenci hostitele na dva různé druhy parazitů by mohla být příbuzná.

Tento případ je v přírodě mnohem častější. Studium je však mnohem obtížnější než specifická koevoluce, protože existence různých druhů způsobuje, že experimentální návrhy jsou velmi obtížné..

Únik a radiace

Konečně máme případ „úniku a radiace“, kdy se druh vyvíjí typ obrany proti nepříteli, je-li to úspěšné, může se šířit a linie může být diverzifikována, protože tlak druhu nepřítele není tak silný.

Když se například rostlinný druh vyvine určitá chemická sloučenina, která se ukáže jako velmi úspěšná, může být uvolněna z konzumace různých býložravců. Proto se linie rostliny může diverzifikovat.

Příklady

Koevoluční procesy jsou považovány za zdroj biodiverzity planety Země. Tento konkrétní jev byl přítomen v nejdůležitějších událostech ve vývoji organismů.

Dále popíšeme velmi obecné příklady koevolučních událostí mezi různými liniemi a poté budeme hovořit o konkrétnějších případech na úrovni druhů..

Původ organel v eukaryotech

Jednou z nejdůležitějších událostí ve vývoji života byla inovace eukaryotické buňky. Ty se vyznačují tím, že mají pravé jádro ohraničené plazmatickou membránou a představuje subcelulární kompartmenty nebo organely.

Existuje velmi robustní důkaz, který podporuje vznik těchto buněk prostřednictvím koevoluce se symbiotickými organismy, které ustoupily současným mitochondriím. Tato myšlenka je známá jako endosymbiotická teorie.

Totéž platí pro původ rostlin. Podle endosymbiotické teorie vznikly chloroplasty díky události symbiózy mezi bakterií a jiným organismem větší velikosti, který skončil hltáním nejmenšího..

Obě organely - mitochondrie a chloroplasty - mají určité vlastnosti připomínající bakterii, jako je typ genetického materiálu, kruhová DNA a její velikost..

Původ trávicího systému

Trávicí systém mnoha zvířat je celý ekosystém obývaný extrémně různorodou mikrobiální flórou.

V mnoha případech mají tyto mikroorganismy rozhodující úlohu při trávení potravy, pomáhají trávení živin a v některých případech mohou syntetizovat živiny pro hostitele..

Coevolutní vztahy mezi críalo a straka

U ptáků je velmi zvláštní jev, který souvisí s ukládáním vajec do hnízda jiných lidí. Tento systém coevolution je integrován críalo (Clamator glandarius) a jeho hostitelský druh, straka (Pica pica).

Pokládání vajec se neprovádí náhodně. Naproti tomu zvířátka si vybírají páry magií, které nejvíce investují do rodičovské péče. Nový jednotlivec tak dostane od svých adoptivních rodičů lepší péči.

Jak to děláte? Použití signálů souvisejících se sexuálním výběrem hostitele, jako je větší hnízdo.

V odezvě na toto chování, magpies redukoval velikost hnízda téměř 33% v oblastech kde críalo existuje. Stejně tak mají aktivní ochranu hnízda.

Críalo je také schopno zničit vajíčka straka, aby podpořila chov jejich mláďat. V odezvě, magpies zvětšil množství vajec na hnízdo zvýšit jejich účinnost.

Nejdůležitější adaptací je schopnost rozpoznat parazitické vajíčko, aby ho bylo možné vyhnat z hnízda. I když parazitní ptáci vyvinuli vajíčka velmi podobná vajíčkům.

Odkazy

1. Darwin, C. (1859). O původu druhů prostřednictvím přirozeného výběru. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Evoluční analýza. Prentice Hall.
3. Futuyma, D. J. (2005). Evoluce . Sinauer.
4. Janzen, D. H. (1980). Kdy je to koevoluce. Evoluce, 34(3), 611-612.
5. Langmore, N. E., Hunt, S., & Kilner, R. M. (2003). Eskalace koevolučních závodů ve zbrojení prostřednictvím odmítnutí hostitele mladých parazitů. Příroda, 422(6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evoluce: základ biologie. Jižní projekt.