Поділитися:
Теорія коеволюції, типи та приклади
The коеволюція це взаємна еволюційна зміна, яка включає два чи більше видів. Це явище є результатом взаємодії між ними. Різні взаємодії, що відбуваються між організмами - конкуренцією, експлуатацією та взаємністю - призводять до важливих наслідків у розвитку та диверсифікації відповідних ліній.
Деякими прикладами еволюційних систем є взаємозв'язок між паразитами та їхніми господарями, рослинами і травоїдними тваринами, які живляться ними, або антагоністичними взаємодіями, що відбуваються між хижаками та їхньою здобиччю..
Коеволюція вважається одним з явищ, відповідальних за величезну різноманітність, яку ми захоплюємо сьогодні, вироблену взаємодією між видами.
На практиці, доказ того, що взаємодія є подією, пов'язаною з вирішенням проблеми, не є легким завданням. Хоча взаємодія між двома видами виявляється ідеальною, це не є надійним свідченням процесу коеволюції.
Один з підходів полягає у використанні філогенетичних досліджень, щоб перевірити, чи існує подібна схема диверсифікації. У багатьох випадках, коли філогенії двох видів є конгруентними, передбачається, що коеволюція існує між обома лініями.
Індекс
- 1 Типи взаємодії
- 1.1 Конкуренція
- 1.2 Експлуатація
- 1.3 Мутуалізм
- 2 Визначення коеволюції
- 2.1 Визначення Янцена
- 2.2 Умови для спільної еволюції
- 3 Теорії та гіпотези
- 3.1 Гіпотеза географічної мозаїки
- 3.2 Гіпотеза Червоної Королеви
- 4 типи
- 4.1 Специфічна ко-еволюція
- 4.2 Дифузна коеволюція
- 4.3 Втеча та випромінювання
- 5 Приклади
- 5.1 Походження органел у еукаріотів
- 5.2 Походження травної системи
- 5.3 Коеволютні відносини між крилом і сорокою
- 6 Посилання
Типи взаємодії
Перш ніж заглибитися в питання, пов'язані з коеволюцією, необхідно згадати типи взаємодій, які відбуваються між видами, оскільки вони мають дуже важливі еволюційні наслідки.
Конкурс
Види можуть конкурувати, і ця взаємодія призводить до негативного впливу на зростання або відтворення залучених осіб. Конкуренція може бути внутрішньовидової, якщо вона відбувається між членами одного виду або міжвидовим, коли особини належать до різних видів.
В екології розглядається «принцип конкурентного виключення». Ця концепція передбачає, що види, які конкурують за однакові ресурси, не можуть стабільно конкурувати, якщо інші екологічні фактори залишаються незмінними. Іншими словами, два види не займають однакову нішу.
У цьому типі взаємодії один вид завжди закінчується виключенням іншого. Або вони поділяються на якісь розміри ніші. Наприклад, якщо два види птахів харчуються однаковими і мають однакові зони відпочинку, щоб продовжувати співіснувати, вони можуть мати свої піки активності в різні часи дня.
Експлуатація
Другий тип взаємодії між видами - експлуатація. Тут вид X стимулює розвиток виду Y, але цей Y пригнічує розвиток X. Типовими прикладами є взаємодія між хижаком і його здобиччю, паразитами з господарями і рослинами з травоїдними тваринами.
У разі травоїдних тварин існує постійна еволюція механізмів детоксикації проти вторинних метаболітів, які виробляє рослина. Так само рослина перетворюється на більш ефективні токсини, щоб відсунути їх.
Те ж саме відбувається і в взаємодії хижацької здобичі, де здобич постійно покращує свою здатність до втечі, а хижаки збільшують навички атаки.
Мутуалізм
Останній тип відносин передбачає вигоду або позитивне відношення для обох видів, які беруть участь у взаємодії. Існують розмови про "взаємну експлуатацію" між видами.
Наприклад, взаємність, що існує між комахами та їх запилювачами, призводить до користі для обох: комахи (або будь-які інші запилювачі) отримують користь від поживних речовин рослин, тоді як рослини отримують розсіювання своїх гамет. Симбіотичні відносини є ще одним відомим прикладом взаємності.
Визначення коеволюції
Коеволюція відбувається, коли два або більше видів впливають на еволюцію іншого. Строго кажучи, коеволюція відноситься до взаємного впливу між видами. Необхідно відрізнити його від іншої події, яка називається послідовною еволюцією, оскільки між обома явищами звичайно буває плутанина.
Послідовна еволюція відбувається, коли один вид впливає на еволюцію іншого, але те ж саме не відбувається в протилежному напрямку - немає взаємності.
Термін вперше був використаний в 1964 році дослідниками Ерліхом і Вороном.
Роботи Ерліха та Ворона про взаємодію між чешуйки і рослинами надихнули послідовні дослідження "коеволюції". Проте цей термін з часом був спотворений і втрачений.
Проте першою людиною, що проводила дослідження, пов'язане з коеволюцією між двома видами, був Чарльз Дарвін, коли він був у Росії Походження виду (1859) згадував зв'язок між квітами і бджолами, хоча він не використовував слово "коэволюция" для опису явища.
Визначення Янцена
Таким чином, у 60-х і 70-х роках не було конкретного визначення, доки Янцен в 1980 році не опублікував записку, в якій вдалося виправити ситуацію.
Цей дослідник визначив термін коэволюция як: «характеристика індивідів популяції, що змінюється у відповідь на іншу характеристику індивідуумів другої популяції, за якою слідує еволюційна відповідь у другої популяції на зміну, вироблену в першій»..
Хоча це визначення є дуже точним і призначене для з'ясування можливих двозначностей коеволюційного явища, це не є практичним для біологів, оскільки важко довести.
Таким же чином, проста ко-адаптація не передбачає процесу коеволюції. Іншими словами, спостереження за взаємодією між обома видами не є надійним доказом, щоб переконатися, що ми зіткнулися з подією коеволюції.
Умови для коеволюції
Існує дві вимоги до феномену коеволюції. Одним з них є специфічність, оскільки еволюція кожної характеристики або ознаки у виду обумовлена селективним тиском, що накладаються характером інших видів, задіяних у системі.
Друга умова - взаємність - символи повинні розвиватися разом (щоб уникнути плутанини з послідовною еволюцією).
Теорії та гіпотези
Є кілька теорій, пов'язаних з явищами коеволюції. Серед них - географічна гіпотеза мозаїки і червона королева.
Гіпотеза географічної мозаїки
Ця гіпотеза була запропонована в 1994 році Томпсоном і розглядає динамічні явища коеволюції, які можуть відбуватися в різних популяціях. Іншими словами, кожна географічна область або регіон представляє свої місцеві адаптації.
Процес міграції особин відіграє фундаментальну роль, оскільки входження і вихід варіантів мають тенденцію до гомогенізації локальних фенотипів популяцій.
Ці два явища - локальні адаптації та міграції - є силами, відповідальними за географічну мозаїку. Результатом події є можливість пошуку різних популяцій в різних коеволюційних станах, оскільки один будинок проходить через власну траєкторію з плином часу.
Завдяки існуванню географічної мозаїки можна пояснити тенденцію досліджень коеволюції, проведених у різних регіонах, але з тим, щоб однакові види не були узгоджені один з одним або в деяких випадках суперечливі.
Гіпотеза Червоної Королеви
Гіпотеза Червоної Королеви була запропонована Лей Ваном Валеном у 1973 році. Дослідник був натхненний книгою, написаною Льюїсом Керролом. Аліса через окуляри. У переліку розповіді автор розповідає, як персонажі працюють так швидко, як можуть і залишаються на тому ж місці.
Ван Вален розробив свою теорію, засновану на постійній вірогідності вимирання, що випробовується лініями організмів. Тобто, вони не в змозі "поліпшити" з часом і ймовірність зникнення завжди однакова.
Наприклад, хижаки та здобич переживають постійну гонку озброєнь. Якщо хижак підвищує свою атакуючу здатність у певному аспекті, здобич повинен поліпшитися подібною величиною - якщо цього не станеться, вони можуть вимерти.
Те ж саме відбувається і у взаєминах паразитів з господарями або в травоїдних і рослин. Для цього постійного поліпшення обох задіяних видів, він відомий як гіпотеза Червоної королеви.
Типи
Конкретна коэволюция
Термін "коэволюция" включає три основні типи. Найпростіша форма називається "специфічною коэволюцией", де два види розвиваються у відповідь один на одного і навпаки. Наприклад, єдина здобич і єдиний хижак.
Цей тип взаємодії призводить до еволюційної гонки озброєнь, що призводить до розбіжності в певних рисах або може також призвести до зближення взаємних видів..
Ця специфічна модель, де задіяно кілька видів, є найбільш доцільною для демонстрації існування еволюції. Якщо селективні тиски були достатньо сильними, то слід очікувати появи адаптацій і контр-адаптацій у виду.
Дифузна коеволюція
Другий тип називається "дифузним коэволюцией", і виникає, коли є кілька видів, залучених у взаємодію, і наслідки кожного виду не є незалежними. Наприклад, генетична варіація стійкості господаря до двох різних видів паразитів може бути пов'язана.
Цей випадок набагато частіший у природі. Проте, набагато важче вивчати, ніж конкретна коеволюція, оскільки існування декількох задіяних видів робить експериментальні проекти дуже складними..
Втеча і радіація
Нарешті, ми маємо випадок "втечі та випромінювання", де вид розвиває тип захисту від ворога, якщо це вдасться, він може розмножуватися, а лінія може бути різноманітною, оскільки тиск ворожих видів не є настільки сильні.
Наприклад, коли вид рослини розвиває певну хімічну сполуку, яка виявляється дуже успішною, вона може бути звільнена від споживання різних травоїдних тварин. Таким чином, лінія рослини може стати диверсифікованою.
Приклади
Коеволюційні процеси розглядаються як джерело біорізноманіття планети Земля. Це особливе явище було присутнім у найважливіших подіях еволюції організмів.
Далі ми опишемо дуже загальні приклади подій спільної еволюції між різними лініями, і тоді ми поговоримо про більш конкретні випадки на видовому рівні.
Походження органел у еукаріотів
Одним з найважливіших подій в еволюції життя була інновація еукаріотичної клітини. Вони характеризуються наявністю справжнього ядра, відокремленого плазматичною мембраною, і представляють субклеточні компартменти або органели.
Існують дуже надійні докази, які підтверджують походження цих клітин за допомогою коеволюції з симбіотичними організмами, які поступилися місцем поточним мітохондріям. Ця ідея відома як ендосимбіотична теорія.
Те ж саме стосується походження рослин. Згідно з ендосимбіотичною теорією, хлоропласти виникли завдяки події симбіозу між бактеріями та іншим організмом більшого розміру, що закінчилися з'їданням найменшого.
Обидва органели - мітохондрії та хлоропласти - мають певні характеристики, що нагадують бактерію, таку як тип генетичного матеріалу, кільцева ДНК і її розмір.
Походження травної системи
Травна система багатьох тварин - це ціла екосистема, в якій мешкає надзвичайно різноманітна мікробна флора.
У багатьох випадках ці мікроорганізми відіграють вирішальну роль у перетравленні їжі, допомагаючи перетравлювати поживні речовини і в деяких випадках можуть синтезувати поживні речовини для господаря.
Коеволюційні відносини між крилом і сорокою
У птахів існує дуже особливе явище, пов'язане з укладанням яєць в чужі гнізда. Ця система коеволюції інтегрована в крило (Clamator glandarius) і його видів-господарів, сорока (Pica pica).
Укладання яєць не відбувається навмання. Навпаки, тварини вибирають пари сороків, які інвестують найбільше в батьківську опіку. Таким чином, нова особа отримає кращу опіку від своїх усиновлювачів.
Як ви це робите? Використання сигналів, що відносяться до статевого вибору господаря, наприклад, більшого гнізда.
У відповідь на таку поведінку сороки зменшили розмір гнізда майже на 33% в районах, де існує крило. Так само вони також активно захищають догляд за гніздами.
Крило також здатний знищити яйця сороки, щоб заохотити розведення своїх пташенят. У відповідь сороки збільшили кількість яєць на гніздо, щоб підвищити їх ефективність.
Найважливішою адаптацією є здатність розпізнавати паразитичне яйце, щоб вигнати його з гнізда. Хоча паразитичні птахи розвивали яйця, дуже схожі на сороки.
Список літератури
- Дарвін, C. (1859). Про витоки видів за допомогою природного відбору. Мюррей.
- Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
- Futuyma, D. J. (2005). Еволюція . Sinauer.
- Janzen, D.H. (1980). Коли це співвиконання. Еволюція, 34(3), 611-612.
- Langmore, N.E., Hunt, S., & Kilner, R. M. (2003). Ескалація коеволюційної гонки озброєнь через відхилення господаря від молодняку розплоду. Природа, 422(6928), 157.
- Soler, M. (2002). Еволюція: основа біології. Південний проект.