Teorie koevoluce, typy a příklady

3736
Philip Kelley

The koevoluce jedná se o vzájemnou evoluční změnu, která zahrnuje dva nebo více druhů. Tento jev je výsledkem interakce mezi nimi. Různé interakce mezi organismy - konkurence, vykořisťování a vzájemnost - vedou k důležitým důsledkům ve vývoji a diverzifikaci příslušných linií..

Některé příklady evolučních systémů jsou vztah mezi parazity a jejich hostiteli, rostlinami a býložravci, kteří se jimi živí, nebo antagonistické interakce, ke kterým dochází mezi predátory a jejich kořistí..

Zdroj: Brocken Inaglory [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) nebo CC BY-SA 3.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Společná evoluce je považována za jeden z jevů odpovědných za velkou rozmanitost, kterou dnes obdivujeme a která je způsobena interakcemi mezi druhy.

V praxi není snadné dokázat, že interakce je událostí koevoluce. I když je interakce mezi dvěma druhy zjevně dokonalá, není to spolehlivý důkaz koevolučního procesu.

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

Rejstřík článků

  • 1 Druhy interakce
    • 1.1 Soutěž
    • 1.2 Provoz
    • 1.3 Mutualismus
  • 2 Definice koevoluce
    • 2.1 Definice Janzena
    • 2.2 Podmínky pro společnou evoluci
  • 3 Teorie a hypotézy
    • 3.1 Hypotéza geografické mozaiky
    • 3.2 Hypotéza Rudé královny
  • 4 typy
    • 4.1 Specifická koevoluce
    • 4.2 Difúzní koevoluce
    • 4.3 Únik a záření
  • 5 příkladů
    • 5.1 Původ organel v eukaryotech
    • 5.2 Původ trávicího systému
    • 5.3 Koevoluční vztahy mezi ptákem a strakou
  • 6 Reference

Typy interakcí

Než se budeme zabývat otázkami spojenými s koevolucí, je třeba zmínit typy interakcí, ke kterým dochází mezi druhy, protože mají velmi důležité evoluční důsledky..

Kompetence

Druhy mohou soutěžit a tato interakce vede k negativním účinkům na růst nebo reprodukci zúčastněných jedinců. Konkurence může být vnitrodruhová, pokud k ní dochází mezi členy stejného druhu, nebo mezidruhová, pokud jednotlivci patří k různým druhům.

V ekologii se používá „princip konkurenčního vyloučení“. Tento koncept navrhuje, aby druhy, které soutěží o stejné zdroje, nemohly soutěžit stabilním způsobem, pokud zbývající ekologické faktory zůstanou konstantní. Jinými slovy, dva druhy neobsazují stejnou niku..

U tohoto typu interakce jeden druh vždy skončí s vyloučením druhého. Nebo jsou rozděleny do určité dimenze výklenku. Například, pokud se dva druhy ptáků živí stejnou věcí a mají stejné oblasti odpočinku, mohou nadále koexistovat, aby dosáhly svých vrcholů aktivity v různých denních dobách..

Vykořisťování

Druhým typem interakce mezi druhy je vykořisťování. Zde druh X stimuluje vývoj druhu Y, ale tento Y brzdí 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 tváří v tvář sekundárním metabolitům, které rostlina produkuje. Podobně se rostlina efektivněji vyvíjí do toxinů, aby je zahnala.

Totéž se děje v interakci predátor-kořist, kde kořist neustále zlepšuje svou schopnost uniknout a predátoři zvyšují své útočné schopnosti..

Mutualismus

Poslední typ vztahu zahrnuje výhodu nebo pozitivní vztah pro oba druhy, které se účastní interakce. Poté se hovoří o „vzájemném vykořisťování“ mezi druhy.

Například vzájemnost mezi hmyzem a jeho opylovači se promítá do výhod pro oba: hmyz (nebo jakýkoli jiný opylovač) má prospěch z rostlinných živin, zatímco rostliny získávají rozptýlení svých gamet. Symbiotické vztahy jsou dalším dobře známým příkladem vzájemnosti..

Definice koevoluce

Ke společné evoluci dochází, když dva nebo více druhů ovlivní vývoj druhého. Přesně řečeno, koevoluce se týká vzájemného vlivu mezi druhy. Je nutné jej odlišit od jiné události zvané sekvenční evoluce, protože mezi oběma jevy obvykle dochází k záměně.

Sekvenční vývoj nastává, když má jeden druh vliv na vývoj druhého, ale to samé se neděje v opačném směru - neexistuje vzájemnost.

Termín poprvé použili v roce 1964 vědci Ehrlich a Raven.

Práce Ehrlicha a Ravena o interakci mezi lepidopterou a rostlinami inspirovala postupná vyšetřování „koevoluce“. Termín se však postupem času zkreslil a ztratil význam..

Prvním člověkem, který provedl studii týkající se koevoluce mezi dvěma druhy, byl však Charles Darwin, když byl v Původ druhu (1859) zmínil vztah mezi květinami a včelami, ačkoli k popisu jevu nepoužil slovo „koevoluce“..

Definice Janzen

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

Tento výzkumník definoval pojem koevoluce jako: „charakteristika jednotlivců populace, která se mění v reakci na další charakteristiku jednotlivců druhé populace, následovaná evoluční reakcí druhé populace na změnu vyvolanou v první“.

Ačkoli je tato definice velmi přesná a jejím cílem bylo objasnit možné nejasnosti koevolučního jevu, není pro biology praktická, protože je obtížné ji prokázat.

Podobně jednoduchá koadaptace neznamená proces koevoluce. Jinými slovy, pozorování interakce mezi oběma druhy není spolehlivým důkazem, který by zajistil, že čelíme události koevoluce..

Podmínky pro společnou evoluci

Existují dva požadavky na to, aby se jev koevoluce uskutečnil. Jedním z nich je specifičnost, protože vývoj každé vlastnosti nebo znaku u druhu je způsoben selektivními tlaky vyvolanými charakteristikami ostatních druhů zapojených do systému..

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

Teorie a hypotézy

Existuje několik teorií souvisejících s jevy koevoluce. Mezi nimi jsou hypotézy geografické mozaiky a hypotézy červené královny..

Geografická hypotéza mozaiky

Tato hypotéza byla navržena v roce 1994 Thompsonem a zohledňuje dynamické jevy koevoluce, ke kterým může docházet u různých populací. Jinými slovy, každá zeměpisná oblast nebo region představuje své místní úpravy.

Migrační proces jednotlivců hraje zásadní roli, protože vstup a výstup variant mají tendenci homogenizovat místní fenotypy populací.

Tyto dva jevy - místní adaptace a migrace - jsou síly odpovědné za geografickou mozaiku. Výsledkem akce je možnost najít různé populace v různých koevolučních státech, protože každá z nich sleduje svou vlastní trajektorii v čase..

Díky existenci geografické mozaiky lze vysvětlit tendenci studií koevoluce prováděných v různých regionech, ale se stejnými druhy, které jsou navzájem nekonzistentní nebo v některých případech protichůdné..

Hypotéza červené královny

Hypotézu Rudé královny navrhl Leigh Van Valen v roce 1973. Výzkumník se nechal inspirovat knihou od Lewise Carrola Alice přes zrcadlo. V pasáži příběhu autor vypráví, jak postavy běží tak rychle, jak jen mohou, a stále zůstávají na stejném místě.

Van Valen vyvinul svou teorii na základě stálé pravděpodobnosti vyhynutí, kterou zažívají linie rodů. To znamená, že nejsou schopni se „vylepšit“ v průběhu času a pravděpodobnost vyhynutí je vždy stejná..

Například dravci a kořist zažívají neustálý závod ve zbrojení. Pokud dravec jakýmkoli způsobem zlepší svou schopnost útočit, kořist by se měla zlepšit v podobném rozsahu - pokud se tak nestane, může vyhynout..

Totéž se vyskytuje ve vztahu parazitů s jejich hostiteli nebo u býložravců a rostlin. Toto neustálé zlepšování obou zúčastněných druhů je známé jako hypotéza Červené královny..

Typy

Specifická koevoluce

Termín „koevoluce“ zahrnuje tři základní typy. Nejjednodušší forma se nazývá „specifická koevoluce“, kdy se dva druhy vyvíjejí v reakci na druhý a naopak. Například jedna kořist a jeden predátor.

Tento typ interakce vede k evolučnímu závodu ve zbrojení, který má za následek odchylky v určitých rysech nebo může také vést ke konvergenci u mutualistických druhů..

Tento konkrétní model, do kterého je zapojeno několik druhů, je nejvhodnější k prokázání existence evoluce. Pokud byly selektivní tlaky dostatečně silné, měli bychom u druhu očekávat výskyt adaptací a kontraradifikací.

Difúzní koevoluce

Druhý typ se nazývá „difúzní koevoluce“ a nastává, když je do interakce zapojeno několik druhů a účinky každého druhu nejsou nezávislé. Například by mohla souviset genetická variace v odolnosti hostitele proti dvěma různým druhům parazitů.

Tento případ je v přírodě mnohem častější. Je však mnohem obtížnější studovat než specifická koevoluce, protože existence více zúčastněných druhů velmi ztěžuje experimentální návrhy..

Únik a záření

Konečně máme případ „úniku a radiace“, kdy druh vyvine druh obrany proti nepříteli, pokud bude úspěšný, může se šířit a linie lze diverzifikovat, protože tlak nepřátelského druhu není tak silný.

Například, když rostlinný druh vyvine určitou chemickou sloučeninu, která se ukáže jako velmi úspěšná, může se osvobodit od konzumace různých býložravců. Proto lze linii rostliny diverzifikovat.

Příklady

Koevoluční procesy jsou považovány za zdroj biodiverzity na planetě Zemi. Tento velmi zvláštní jev byl přítomen v nejdůležitějších událostech ve vývoji organismů.

Dále si popíšeme velmi obecné příklady událostí koevoluce mezi různými liniemi a poté si povíme 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 skutečné jádro ohraničené plazmatickou membránou a představují subcelulární kompartmenty nebo organely.

Existují velmi přesvědčivé důkazy, které podporují původ 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 chloroplasty vznikly díky události symbiózy mezi bakterií a jiným větším organismem, který nakonec pohltil nejmenší.

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

Původ trávicího systému

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

V mnoha případech hrají tyto mikroorganismy zásadní roli při trávení potravy, pomáhají při trávení živin a v některých případech mohou syntetizovat živiny pro hostitele..

Koevoluční vztahy mezi ptákem a strakou

U ptáků existuje velmi zvláštní jev, který souvisí s kladením vajec do hnízd jiných lidí. Tento systém koevoluce je tvořen CrialoClamator glandarius) a jeho hostitelský druh, straka (Pica pica).

Kladení vajíčka se neprovádí náhodně. Na rozdíl od toho si telata vybírají dvojice strak, které investují nejvíce do péče rodičů. Novému jedinci se tak dostane lepší péče od jeho adoptivních rodičů..

Jak to děláš? Používání narážek souvisejících se sexuálním výběrem hostitele, například větší hnízdo.

V reakci na toto chování straky zmenšily svou velikost hnízda o téměř 33% v oblastech, kde existují mláďata. Podobně mají také aktivní obranu péče o hnízda.

Rod je také schopen ničit vajíčka straky, aby upřednostňoval odchov mláďat. V reakci na to straky zvýšily počet vajec na hnízdo, aby zvýšily svou účinnost..

Nejdůležitější adaptací je schopnost rozpoznat parazitické vejce, aby je bylo možné vyhnat z hnízda. Ačkoli se u parazitických ptáků vyvinula vajíčka velmi podobná věcem strak.

Reference

  1. Darwin, C. (1859). O původu druhů pomocí přirozeného výběru. Murray.
  2. Freeman, S., & Herron, J. C. (2002). Evoluční analýza. Hala Prentice.
  3. Futuyma, D. J. (2005). Vývoj . Sinauer.
  4. Janzen, D. H. (1980). Kdy je to koevoluce. Vývoj3. 4(3), 611-612.
  5. Langmore, N.E., Hunt, S., & Kilner, R.M. (2003). Eskalace koevolučních závodů ve zbrojení prostřednictvím odmítnutí hostitelských mladých parazitů hostitelem. Příroda422(6928), 157.
  6. Soler, M. (2002). Evolution: The Basis of Biology. Jižní projekt.

Zatím žádné komentáře