Конвергентна еволюція в тому, що вона складається і приклади



The конвергентна еволюція відбувається виникнення фенотипічних подібностей у двох або більше родин, незалежно. Як правило, ця картина спостерігається, коли групи, що беруть участь, піддаються подібним середовищам, мікросередовищам або режимам життя, які призводять до еквівалентного селективного тиску..

Таким чином, фізіологічні або морфологічні ознаки, що розглядаються, підвищують біологічну адекватність (фітнес) конкурентоспроможність в цих умовах. Коли збіжність відбувається в певному середовищі, може бути інтуїтивно зрозуміло, що ця функція має такий тип адаптивний. Проте, необхідні подальші дослідження для перевірки функціональності ознаки, через підтвердження того, що, по суті, воно збільшує фітнес населення.

Серед найбільш помітних прикладів конвергентної еволюції можна згадати про політ у хребетних, око у хребетних та безхребетних, про веретеноподібні форми у риб та водних ссавців, серед інших..

Індекс

  • 1 Що таке конвергентна еволюція??
    • 1.1 Загальні визначення
    • 1.2 Запропоновані механізми
    • 1.3 Еволюційні наслідки
  • 2 Еволюційна конвергенція проти паралелізму
  • 3 Конвергенція проти дивергенції
  • 4 На якому рівні відбувається конвергенція??
    • 4.1 Зміни, пов'язані з тими ж генами
  • 5 Приклади
    • 5.1 Політ у хребетних
    • 5.2 aye-aye і гризуни
  • 6 Посилання

Що таке конвергентна еволюція??

Уявіть, що ми знаємо двох людей, які, фізично, виглядають дуже схоже один на одного. Обидва мають однакову висоту, колір очей і подібне волосся. Його особливості також схожі. Ми, напевно, припустимо, що ці дві людини - брати, двоюрідні брати або, можливо, далекі родичі.

Незважаючи на це, не буде несподіванкою дізнатися, що в нашому прикладі не існує тісних відносин спорідненості. Те ж саме відбувається, у великому масштабі, в еволюції: іноді подібні форми не поділяють недавнього спільного предка.

Тобто в ході еволюції ознаки, подібні в двох або більше групах, можуть бути отримані в a незалежний.

Загальні визначення

Біологи використовують дві загальні визначення еволюційної конвергенції або конвергенції. Обидва визначення вимагають, щоб дві або більше ліній розвивали символи, подібні один одному. Визначення зазвичай об'єднує термін "еволюційна незалежність", навіть якщо він є неявним.

Однак визначення відрізняються в конкретному еволюційному процесі або механізмі, необхідному для отримання шаблону.

Деякі визначення збіжності, яким відсутній механізм, такі: "незалежна еволюція подібних характеристик від родової ознаки", або "еволюція подібних характеристик у незалежних еволюційних лініях".

Запропоновані механізми

Навпаки, інші автори вважають за краще інтегрувати механізм у поняття коеволюції, щоб пояснити закономірність.

Наприклад, "самостійна еволюція подібних ознак у далеких споріднених організмах внаслідок появи адаптацій до подібних середовищ або форм життя".

Обидва визначення широко використовуються в наукових статтях і в літературі. Найважливішою ідеєю еволюційної конвергенції є розуміння того, що спільний предок задіяних ліній мав початковий стан різні.

Еволюційні наслідки

Виходячи з визначення конвергенції, що включає в себе механізм (згаданий у попередньому розділі), він пояснює подібність фенотипів завдяки подібності селективних тисків, які переживають таксони..

У світлі еволюції це трактується з точки зору адаптації. Тобто, ознаки, отримані завдяки зближенню, є адаптаціями для зазначеного середовища, оскільки це збільшить, певним чином, його фітнес.

Однак є випадки, коли відбувається еволюційне зближення, а ознака не є адаптивною. Тобто, задіяні лінії не знаходяться під тими ж селективними тисками.

Еволюційна конвергенція проти паралелізму

У літературі звичайно можна знайти відмінність між конвергенцією і паралелізмом. Деякі автори використовують еволюційну відстань між групами, щоб порівняти ці два поняття.

Повторна еволюція ознаки в двох або більше групах організмів розглядається як паралелізм, якщо подібні фенотипи еволюціонують у споріднених лініях, тоді як конвергенція включає еволюцію подібних ознак в окремих або відносно далеких лініях..

Інше визначення конвергенції та паралелізму має на меті розділити їх з точки зору шляхів розвитку, задіяних у структурі. У цьому контексті конвергентна еволюція виробляє подібні характеристики різними шляхами розвитку, а паралельна еволюція - подібними шляхами.

Проте відмінність між паралельною та конвергентною еволюцією може бути спірною і ускладнюватися, коли ми сходимо до ідентифікації молекулярних основ даної ознаки. Незважаючи на ці труднощі, еволюційні наслідки, пов'язані з обома концепціями, є істотними.

Конвергенція проти дивергенції

Хоча вибір сприяє подібним фенотипам у подібних умовах, це не явище, яке можна застосувати у всіх випадках.

Подібність, з точки зору форми та морфології, може привести організми до конкуренції один з одним. Як наслідок, вибір сприяє розходженню між видами, які співіснують на місцевому рівні, створюючи напругу між ступенями зближення та розбіжностями, які очікуються для конкретного середовища існування..

Особи, які є близькими і мають значне перекриття ніші, є найпотужнішими конкурентами - на основі їх фенотипової подібності, що змушує їх використовувати ресурси подібним чином.

У цих випадках дивергентний відбір може призвести до явища, відомого як адаптивне випромінювання, де родовід дає початок різним видам з великою різноманітністю екологічних ролей за короткий час. Умови, що сприяють адаптивному випромінюванню, охоплюють неоднорідність навколишнього середовища, відсутність хижаків, серед інших.

Адаптивні випромінювання і конвергентна еволюція розглядаються як дві сторони однієї "еволюційної валюти".

На якому рівні відбувається конвергенція??

Розуміючи різницю між еволюційною конвергенцією та паралелізмом, виникає дуже цікаве питання: коли природний відбір сприяє еволюції подібних ознак, чи відбувається він під тими ж генами, чи можуть вони включати різні гени і мутації, що призводять до подібних фенотипів??

Відповідно до доказів, отриманих до цих пір, відповідь на обидва питання здається так. Є дослідження, які підтримують обидва аргументи.

Хоча досі не існує конкретної відповіді, чому деякі гени "повторно використовуються" в еволюційній еволюції, є емпіричні докази, які намагаються з'ясувати проблему..

Зміни, пов'язані з тими ж генами

Наприклад, було показано, що повторна еволюція часу цвітіння у рослин, стійкість до інсектицидів у комах, а також пігментація у хребетних та безхребетних відбулася через зміни, пов'язані з тими ж генами.

Однак, для деяких ознак, лише невелика кількість генів може змінити цю ознаку. Візьмемо вигляд зору: зміни в кольоровому зорі повинні обов'язково відбуватися в змінах, пов'язаних з генами опсину.

Навпаки, в інших характеристиках гени, які контролюють їх, є більш численними. Під час цвітіння рослин задіяно близько 80 генів, але лише деякі зміни пройшли через еволюцію в кількох.

Приклади

У 1997 році Мур і Вілмер запитували себе, наскільки поширеним є явище конвергенції.

Для цих авторів це питання залишається без відповіді. Вони стверджують, що відповідно до описаних до цих пір прикладів існують відносно високі рівні конвергенції. Однак вони припускають, що досі існує значне недооцінка еволюційного зближення органічних істот.

У еволюційних книгах ми знаходимо десяток класичних прикладів конвергенції. Якщо читач бажає розширити свої знання про предмет, він може звернутися до книги МакГі (2011), де він знайде численні приклади в різних групах дерева життя.

Політ у хребетних

У органічних істотах одним з найбільш яскравих прикладів еволюційного зближення є поява польоту в трьох хребетних лініях: птахів, кажанів і вже вимерлих птеродактилях..

Фактично, збіжність у групах поточних літаючих хребетних виходить за рамки модифікованих передніх кінцівок у структурах, що дозволяють політ.

Ряд фізіологічних і анатомічних адаптацій розподіляється між обома групами, таких як характеристика коротких кишок, які, мабуть, зменшують масу індивідуума під час польоту, роблячи його менш дорогим і більш афективним.

Ще більш дивно, що різні дослідники виявили еволюційну конвергенцію в групах птахів і птахів на рівні сім'ї.

Наприклад, кажани сімейства Molossidae схожі з членами сімейства Hirundinidae (ластівки і союзники) у птахів. Обидві групи характеризуються швидким польотом, на великих висотах, що демонструють подібні крила.

Подібним чином, члени сімейства Nycteridae сходяться в декількох аспектах з пташиними птицями (Passeriformes). Обидва літають на малих швидкостях і мають можливість маневрувати в межах рослинності.

Aye-aye і гризуни

Відомий приклад еволюційної конвергенції виявляється при аналізі двох груп ссавців: ай-аеров і білок.

Сьогодні, aye-aye (Daubentonia madagascariensis) класифікується як лемуріформний примат ендемічний для Мадагаскару. Його незвичайна дієта в основному складається з комах.

Таким чином, aye-aye має адаптації, які були пов'язані з його трофічними звичками, такими як гострий слух, подовження середнього пальця і ​​протези при збільшенні різців..

Що стосується зубних рядів, то це в декількох аспектах нагадує гризуна. Не тільки у зовнішньому вигляді різців, вони також мають надзвичайно подібні зубні формули.

Зовнішній вигляд між обома таксонами настільки вражаючим, що перші таксономи класифікували aye-aye, поряд з іншими білками, в роді Науковий.

Список літератури

  1. Doolittle, R. F. (1994). Конвергентна еволюція: потреба бути явною. Тенденції в біохімічних науках, 19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G., & Haraway, M. M. (1998). Порівняльна психологія: Довідник. Routledge.
  3. Климан Р. М. (2016). Енциклопедія еволюційної біології. Academic Press.
  4. Losos, J. B. (2013). Прінстонське керівництво до еволюції. Прінстонський університет.
  5. McGhee, G. R. (2011). Конвергентна еволюція: обмежені форми найбільш красиві. MIT Press.
  6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, P.G. (2018). Конвергентна еволюція в Euarchontoglires. Біологічні листи, 14(8), 20180366.
  7. Райс, С. А. (2009). Енциклопедія еволюції. Видавнича компанія Infobase.
  8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Біологія: поняття та застосування без фізіології. Навчання Cengage.
  9. Stayton C. T. (2015). Що означає конвергентна еволюція? Інтерпретація конвергенції та її наслідки в пошуку меж еволюції. Інтерфейс фокус, 5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M.H., & Specht, C.D. (2011). Гомоплазія: від виявлення закономірності до процесу визначення і механізму еволюції. науки, 331(6020), 1032-1035.