Konvergentní vývoj toho, z čeho se skládá, a příkladů

3547
Anthony Golden

The konvergentní evoluce Jedná se o vznik fenotypových podobností ve dvou nebo více liniích, nezávisle na sobě. Obecně se tento vzorec pozoruje, když jsou zúčastněné skupiny vystaveny podobnému prostředí, mikroprostředí nebo způsobům života, které se promítají do ekvivalentních selektivních tlaků..

Dané fyziologické nebo morfologické vlastnosti tedy zvyšují biologickou přiměřenost (zdatnost) a konkurenceschopnost za těchto podmínek. Když dojde ke konvergenci v konkrétním prostředí, lze intuitivně říci, že uvedená vlastnost je typu adaptivní. K ověření funkčnosti znaku jsou však zapotřebí další studie, a to prostřednictvím důkazů, které tento fakt podporují zdatnost z populace.

Příklady charakteristik sdílených delfíny i ichtyosaury. I když jsou si velmi podobné, fylogeneticky řečeno jsou si velmi vzdálené a vlastnosti, které jsou zde uvedeny, byly získány samostatně..
Zdroj: Skeptický pohled [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], z Wikimedia Commons

Z nejvýznamnějších příkladů konvergentní evoluce můžeme zmínit let u obratlovců, oko u obratlovců a bezobratlých, formy vřetena u ryb a vodních savců..

Rejstřík článků

  • 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 příkladů
    • 5.1 Let na obratlovcích
    • 5.2 Oko a hlodavci
  • 6 Reference

Co je konvergentní evoluce?

Představme si, že potkáváme dva lidi, kteří jsou si fyzicky docela podobní. Oba mají stejnou výšku, barvu očí a barvu vlasů. Jejich vlastnosti jsou také podobné. Pravděpodobně budeme předpokládat, že tito dva lidé jsou sourozenci, bratranci nebo snad vzdálení příbuzní..

Navzdory tomu by nebylo překvapením zjistit, že mezi lidmi v našem příkladu neexistuje žádný blízký rodinný vztah. Totéž platí ve velkém měřítku v evoluci: někdy podobné formy nesdílejí novějšího společného předka.

To znamená, že v průběhu evoluce lze vlastnosti, které jsou podobné ve dvou nebo více skupinách, získat odlišně. Nezávislý.

Obecné definice

Biologové používají pro evoluční konvergenci nebo konvergenci dvě obecné definice. Obě definice vyžadují, aby dvě nebo více linií vyvíjely podobné znaky. Definice obvykle integruje pojem „evoluční nezávislost“, i když je implicitní.

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

Některé definice konvergence, které postrádají mechanismus, jsou následující: „nezávislý vývoj podobných charakteristik ze znaku předků“ nebo „vývoj podobných charakteristik v nezávislých evolučních liniích“.

Navrhované mechanismy

Naproti tomu jiní autoři dávají přednost integraci mechanismu do konceptu koevoluce, aby vysvětlili vzor.

Například „nezávislý vývoj podobných vlastností ve vzdálených příbuzných organizmech v důsledku vzniku adaptací na podobné prostředí nebo formy života“.

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

Evoluční důsledky

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

Ve světle evoluce je to interpretováno z hlediska adaptací. To znamená, že vlastnosti, které se získají díky konvergenci, jsou adaptacemi pro uvedené prostředí, protože by to nějakým způsobem zvýšilo jeho zdatnost.

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

Evoluční konvergence versus paralelismus

V literatuře je obvyklé najít rozdíl mezi konvergencí a paralelismem. Někteří autoři používají k oddělení dvou konceptů evoluční vzdálenost mezi skupinami, které mají být porovnány.

Opakovaný vývoj znaku ve dvou nebo více skupinách organismů je považován za paralelismus, pokud se podobné fenotypy vyvíjejí v souvisejících liniích, zatímco konvergence zahrnuje vývoj podobných znaků v samostatných nebo relativně vzdálených liniích..

Další definice konvergence a paralelismu se snaží oddělit je, pokud jde o vývojové cesty zahrnuté ve struktuře. V této souvislosti konvergentní evoluce vytváří podobné charakteristiky prostřednictvím různých vývojových cest, zatímco paralelní evoluce to dělá podobnými cestami..

Rozdíl mezi paralelní a konvergentní evolucí však může být kontroverzní a stane se ještě komplikovanějším, když přejdeme k identifikaci molekulárního základu dané vlastnosti. Navzdory těmto obtížím jsou evoluční důsledky týkající se obou konceptů podstatné..

Konvergence versus divergence

Ačkoli výběr upřednostňuje podobné fenotypy v podobných prostředích, nejde o jev, který lze použít ve všech případech..

Podobnosti z hlediska tvaru a morfologie mohou vést organismy ke vzájemné konkurenci. V důsledku toho výběr upřednostňuje divergenci mezi druhy, které koexistují lokálně, a vytváří napětí mezi stupni konvergence a divergence, které se u konkrétního stanoviště očekávají..

Jedinci, kteří jsou si blízcí a mají výrazné překrývání mezery, jsou nejmocnějšími konkurenty - na základě jejich fenotypové podobnosti, která je vede k podobnému využívání zdrojů.

V těchto případech může divergentní výběr vést k jevu známému jako adaptivní záření, kde linie v krátké době způsobí vznik různých druhů s velkou rozmanitostí ekologických rolí. Mezi podmínky, které podporují adaptivní záření, patří mimo jiné heterogenita prostředí, absence predátorů..

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

Na jaké úrovni dochází ke konvergenci?

Při porozumění rozdílu mezi evoluční konvergencí a paralelními otázkami vyvstává velmi zajímavá otázka: když přirozený výběr upřednostňuje vývoj podobných znaků, dochází k němu pod stejnými geny, nebo může zahrnovat různé geny a mutace, jejichž výsledkem jsou podobné fenotypy?

Na základě dosud získaných důkazů se zdá, že odpověď na obě otázky je ano. Existují studie, které oba argumenty podporují.

Ačkoli dosud neexistuje žádná konkrétní odpověď na otázku, proč jsou některé geny „znovu použity“ v evoluční evoluci, existují empirické důkazy, které se snaží tuto záležitost objasnit..

Změny zahrnující stejné geny

Ukázalo se například, že prostřednictvím změn zahrnujících stejné geny dochází k opakovanému vývoji dob kvetení rostlin, rezistenci vůči insekticidu u hmyzu a pigmentaci u obratlovců a bezobratlých..

U určitých znaků však může tuto vlastnost změnit jen malý počet genů. Vezměte příklad: ke změnám barevného vidění musí nutně dojít při změnách souvisejících s opsinovými geny.

Naproti tomu v jiných charakteristikách jsou geny, které je řídí, početnější. Asi 80 genů se podílí na době kvetení rostlin, ale změny se během evoluce projevily jen u několika málo.

Příklady

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

Pro tyto autory zůstává tato otázka nezodpovězena. Tvrdí, že na základě dosud popsaných příkladů existuje relativně vysoká úroveň konvergence. Tvrdí však, že v organických bytostech stále existuje významné podceňování evoluční konvergence.

V evolučních knihách najdeme tucet klasických příkladů konvergence. Pokud si chce čtenář rozšířit své znalosti v této oblasti, může nahlédnout do McGheeovy knihy (2011), kde najde řadu příkladů v různých skupinách stromu života.

Let na obratlovcích

U organických bytostí je jedním z nejúžasnějších příkladů evoluční konvergence vzhled letu tří linií obratlovců: ptáků, netopýrů a dnes již vyhynulých pterodaktylů..

Ve skutečnosti konvergence v současných skupinách létajících obratlovců jde nad rámec toho, že jsou přední končetiny upraveny do struktur, které umožňují let..

Série fyziologických a anatomických adaptací jsou sdíleny mezi oběma skupinami, jako je charakteristika toho, že mají kratší střeva, která, jak se předpokládá, snižují hmotnost jednotlivce během letu, což je méně nákladné a efektivnější..

Ještě překvapivější je, že různí vědci našli evoluční konvergence v rámci skupin netopýrů a ptáků na rodinné úrovni..

Například netopýři z čeledi Molossidae jsou podobní členům čeledi Hirundinidae (vlaštovky a spojenci) u ptáků. Obě skupiny se vyznačují rychlým letem ve vysokých nadmořských výškách s podobnými křídly..

Podobně se členové rodiny Nycteridae v různých ohledech sbíhají s pěvci (Passeriformes). Oba létají nízkou rychlostí a mají schopnost manévrovat vegetací.

Aye-aye a hlodavci

Vynikající příklad evoluční konvergence lze nalézt při analýze dvou skupin savců: aye -čera a veverek..

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

Aye-aye má tedy úpravy, které souvisejí s jeho trofickými zvyky, jako je akutní sluch, prodloužení prostředního prstu a zuby s rostoucími řezáky..

Pokud jde o zubní protézu, v několika ohledech připomíná hlodavce. Nejen ve vzhledu řezáků, ale také mají mimořádně podobný zubní vzorec.

Vzhled mezi dvěma taxony je tak nápadný, že první taxonomové klasifikovali aye-aye spolu s ostatními veverkami do rodu Sciurus.

Reference

  1. Doolittle, R. F. (1994). Konvergentní evoluce: potřeba být explicitní. Trendy v biochemických vědách19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G. a Haraway, M. M. (1998). Srovnávací psychologie: Příručka. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Akademický tisk.
  4. Losos, J. B. (2013). Princetonský průvodce evolucí. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Konvergentní evoluce: nejkrásnější formy jsou omezené. MIT Stiskněte.
  6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, P. G. (2018). Konvergentní vývoj v Euarchontoglires. Biologie dopisy14(8), 20180366.
  7. Rice, S.A. (2009). Encyklopedie evoluce. Publikování na Infobase.
  8. Starr, C., Evers, C., a Starr, L. (2010). Biologie: koncepty a aplikace bez fyziologie. Cengage Learning.
  9. Stayton C. T. (2015). Co znamená konvergentní evoluce? Interpretace konvergence a její důsledky při hledání mezí evoluce. Zaměření rozhraní5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M. H. a Specht, C. D. (2011). Homoplazmy: od detekčního vzorce k určení procesu a mechanismu evoluce. Věda331(6020), 1032-1035.

Zatím žádné komentáře