Konvergentní evoluce v tom, co obsahuje a příklady



konvergentní evoluce je vznik fenotypových podobností ve dvou nebo více liniích, nezávisle. Obecně je tento model pozorován, když jsou zúčastněné skupiny vystaveny podobným prostředím, mikroprostředím nebo způsobům života, které vedou k ekvivalentním selektivním tlakům..

Fyziologické nebo morfologické znaky tedy zvyšují biologickou přiměřenost (fitness) a konkurenceschopnosti za těchto podmínek. Když konvergence nastane v určitém prostředí, může být intuitivní, že tato funkce je typu adaptivní. Jsou však zapotřebí další studie, aby se ověřila funkčnost zvláštnosti, a to prostřednictvím důkazů na podporu toho, že ve skutečnosti to zvyšuje fitness obyvatelstva.

Mezi nejvýznamnější příklady konvergentní evoluce lze zmínit let u obratlovců, oko u obratlovců a bezobratlých, mezi jinými i fusiformy u ryb a vodních savců..

Index

  • 1 Co je konvergentní evoluce??
    • 1.1 Obecné definice
    • 1.2 Navrhované mechanismy
    • 1.3 Evoluční důsledky
  • 2 Evoluční konvergence versus paralelismus
  • 3 Konvergence versus divergence
  • 4 Na jaké úrovni dochází ke konvergenci??
    • 4.1 Změny zahrnující stejné geny
  • 5 Příklady
    • 5.1 Let u obratlovců
    • 5.2 Aye-aye a hlodavci
  • 6 Odkazy

Jaký je konvergentní vývoj??

Představte si, že víme, že dva lidé, kteří fyzicky vypadají jako jeden druhého. Obě mají stejnou výšku, barvu očí a podobné vlasy. Jeho rysy jsou podobné. Pravděpodobně budeme předpokládat, že dva lidé jsou bratři, bratranci nebo možná vzdálení příbuzní.

Navzdory tomu by nebylo překvapením se dozvědět, že mezi lidmi v našem příkladu neexistuje žádný úzký vztah. Totéž se děje ve velkém měřítku v evoluci: někdy podobné formy nesdílejí novější společný předek.

To znamená, že v průběhu evoluce mohou být vlastnosti, které jsou podobné ve dvou nebo více skupinách, získány v a nezávislý.

Obecné definice

Biologové používají dvě obecné definice pro evoluční konvergenci nebo konvergenci. Obě definice vyžadují, aby dva nebo více řádků vytvořily podobné znaky. Definice obvykle integruje termín "evoluční nezávislost", i když je implicitní.

Definice se však liší v konkrétním evolučním procesu nebo mechanismu potřebném pro získání vzoru.

Některé definice konvergence, které postrádají mechanismus, jsou následující: "nezávislý vývoj podobných charakteristik z předkovské vlastnosti" nebo "evoluce podobných charakteristik v nezávislých evolučních řadách".

Navrhované mechanismy

Jiní autoři naopak upřednostňují integraci mechanismu v koncepci coevolution, aby vysvětlili vzorec.

Například, "nezávislý vývoj podobných rysů ve vzdáleně příbuzných organismech v důsledku vzniku adaptací na podobná prostředí nebo formy života".

Obě definice jsou široce používány ve vědeckých článcích a v literatuře. Zásadní myšlenkou evoluční konvergence je pochopit, že společný předchůdce zapojených linií měl počáteční stav jiné.

Evoluční důsledky

V návaznosti na definici konvergence, která zahrnuje mechanismus (zmíněný v předchozí části), vysvětluje podobnost fenotypů díky podobnosti selektivních tlaků, které taxony zažívají..

Ve světle evoluce je to interpretováno z hlediska adaptací. To znamená, že rysy, které jsou získány díky konvergenci, jsou adaptace na uvedené médium, protože by to nějakým způsobem zvýšilo jeho fitness.

Existují však případy, kdy dochází k evoluční konvergenci a znak není adaptivní. To znamená, že zapojené linie nejsou pod stejnými selektivními tlaky.

Evoluční konvergence versus paralelismus

V literatuře je obvyklé najít rozdíl mezi konvergence a paralelismem. Někteří autoři používají evoluční vzdálenost mezi skupinami, které mají být porovnány, aby oddělily tyto dva pojmy.

Opakovaný vývoj rysu ve dvou nebo více skupinách organismů je považován za paralelismus, pokud se podobné fenotypy vyvíjejí v příbuzných liniích, zatímco konvergence zahrnuje vývoj podobných rysů v oddělených nebo relativně vzdálených řadách..

Další definice konvergence a paralelismu se snaží je oddělit, pokud jde o cesty vývoje, které jsou součástí struktury. V této souvislosti konvergentní evoluce produkuje podobné charakteristiky různými vývojovými cestami, zatímco paralelní evoluce to dělá podobnými způsoby.

Rozdíl mezi paralelní a konvergentní evolucí však může být kontroverzní a stává se ještě složitější, když sestupujeme k identifikaci molekulárních základů daného znaku. Navzdory těmto obtížím jsou evoluční důsledky týkající se obou pojmů podstatné.

Konvergence versus divergence

Ačkoli výběr podporuje podobné fenotypy v podobných prostředích, není to fenomén, který by mohl být aplikován ve všech případech.

Podobnosti, z hlediska formy a morfologie, mohou vést organismy k tomu, aby si navzájem konkurovaly. V důsledku toho výběr upřednostňuje divergenci mezi druhy, které koexistují lokálně, což vytváří napětí mezi stupni konvergence a divergencí, které se očekávají pro konkrétní stanoviště..

Jednotlivci, kteří jsou blízcí a mají výrazné překrytí výklenku, jsou nejsilnější konkurenti - na základě své fenotypové podobnosti, která je vede k tomu, že využívají zdroje podobným způsobem..

V těchto případech může divergentní výběr vést k fenoménu, který je známý jako adaptivní záření, kde linie dává vzniknout různým druhům s velkou rozmanitostí ekologických rolí v krátkém čase. Podmínky, které upřednostňují adaptivní záření, zahrnují mimo jiné environmentální heterogenitu, nepřítomnost predátorů.

Adaptivní záření a konvergentní evoluce jsou považovány za dvě strany stejné „evoluční měny“.

Na jaké úrovni dochází ke konvergenci??

Pochopení rozdílu mezi evoluční konvergence a paralelismem, vyvstává velmi zajímavá otázka: když přirozený výběr upřednostňuje vývoj podobných rysů, vyskytuje se pod stejnými geny, nebo mohou zahrnovat různé geny a mutace, které vedou k podobným fenotypům??

Podle dosavadních důkazů se zdá, že odpověď na obě otázky je ano. Existují studie, které podporují oba argumenty.

Ačkoli doposud neexistuje konkrétní odpověď na to, proč jsou některé geny "znovu použity" v evolučním vývoji, existují empirické důkazy, které se snaží objasnit problém.

Změny zahrnující stejné geny

Ukázalo se například, že opakovaný vývoj doby kvetení u rostlin, rezistence vůči insekticidům u hmyzu a pigmentace u obratlovců a bezobratlých se objevil prostřednictvím změn zahrnujících stejné geny..

Nicméně, pro některé rysy, jen malý počet genů může měnit rys. Vezměte v úvahu zrak: změny ve vidění barev se musí nutně objevit ve změnách souvisejících s geny opsinu.

Naopak v jiných charakteristikách jsou četnější geny, které je řídí. V době kvetení rostlin zapojených asi 80 genů, ale pouze změny byly prokázány v průběhu evoluce v několika málo.

Příklady

V roce 1997 se Moore a Willmer ptali, jak je fenomén konvergence běžný.

Pro tyto autory zůstává tato otázka nezodpovězena. Tvrdí, že podle dosud popsaných příkladů existuje poměrně vysoká úroveň konvergence. Nicméně, oni navrhnou, že tam je ještě významné podcenění evoluční konvergence v organických bytostech.

V evolučních knihách najdeme tucet klasických příkladů konvergence. Pokud si čtenář přeje rozšířit své znalosti o předmětu, může konzultovat McGheeovu knihu (2011), kde najde četné příklady v různých skupinách stromu života..

Let v obratlovcích

V ekologických bytostech je jedním z nejvýraznějších příkladů evoluční konvergence vzhled letu ve třech liniích obratlovců: ptáků, netopýrů a již zaniklých pterodaktylů..

Ve skutečnosti konvergence ve skupinách současných létajících obratlovců jde nad rámec toho, že mají modifikované přední končetiny ve strukturách, které umožňují let.

Série fyziologických a anatomických adaptací jsou sdíleny oběma skupinami, jako je charakteristika kratších střev, které pravděpodobně snižují hmotnost jedince během letu, což ho činí levnějším a efektivnějším..

Ještě překvapivější je, že různí výzkumníci zjistili evoluční konvergence v rámci skupiny netopýrů a ptáků na úrovni rodiny.

Například, netopýři rodiny Molossidae jsou podobní členům rodiny Hirundinidae (vlaštovky a spojenci) v ptácích. Obě skupiny jsou charakterizovány rychlým letem, ve vysokých nadmořských výškách, vykazující podobná křídla.

Podobně, členové rodiny Nycteridae sbíhají se v několika aspektech s passerine ptáky (Passeriformes). Oba létají při nízkých rychlostech a mají schopnost manévrovat ve vegetaci.

Aye-aye a hlodavci

Významný příklad evoluční konvergence se nachází při analýze dvou skupin savců: aye-ayer a veverky.

Dnes, aye-aye (Daubentonia madagascariensis) je klasifikován jako endemický lemurový primát na Madagaskaru. Jeho neobvyklá strava je v podstatě tvořena hmyzem.

Tak, aye-aye má adaptace, které byly příbuzné jeho trofickým zvyklostem, takový jako akutní sluch, prodloužení prostředníka a zubní protézy s rostoucími řezáky..

Pokud jde o chrup, v několika ohledech se podobá hlodavci. Nejen ve vzhledu řezáků, ale také s mimořádně podobným zubním vzorcem.

Vzhled mezi oběma taxony je tak pozoruhodný, že první taxonomové klasifikovali aye-aye, spolu s ostatními veverkami, v rodu Sciurus.

Odkazy

  1. Doolittle, R. F. (1994). Konvergentní evoluce: potřeba být explicitní. Trendy v biochemických vědách, 19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G., & Haraway, M. M. (1998). Srovnávací psychologie: Příručka. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Encyklopedie evoluční biologie. Akademická tisková zpráva.
  4. Losos, J. B. (2013). Princeton průvodce evolucí. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Konvergentní vývoj: nejkrásnější formy. MIT Stiskněte.
  6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, P. G. (2018). Konvergentní evoluce v Euarchontoglires. Biologické dopisy, 14(8), 20180366.
  7. Rice, S. A. (2009). Encyklopedie evoluce. Infobase Publishing.
  8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologie: pojmy a aplikace bez fyziologie. Cengage učení.
  9. Stayton C. T. (2015). Co znamená konvergentní evoluce? Interpretace konvergence a její důsledky při hledání mezí evoluce. Rozhraní rozhraní, 5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M. H., & Specht, C. D. (2011). Homoplasy: od detekce vzoru ke stanovení procesu a mechanismu evoluce. vědy, 331(6020), 1032-1035.