KOEVOLŪCIJA: TEORIJA, VEIDI UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Coevolution ir abpusējs evolūcijas izmaiņas, kas ietver divas vai vairākas sugas. Fenomens rodas no savstarpējās mijiedarbības. Atšķirīgā mijiedarbība, kas notiek starp organismiem - konkurence, ekspluatācija un savstarpēja saikne - rada nozīmīgas sekas attiecīgo ciltsvietu evolūcijā un dažādošanā.

Daži evolūcijas sistēmu piemēri ir attiecības starp parazītiem un to saimniekiem, augiem un zālēdājiem, kas no tiem barojas, vai antagonistiskā mijiedarbība, kas notiek starp plēsējiem un viņu laupījumu.

Avots: Brocken Inaglory

Koevolūcija tiek uzskatīta par vienu no parādībām, kas atbild par lielo daudzveidību, kuru šodien apbrīnojam, un ko rada sugu mijiedarbība.

Praksē pierādīt, ka mijiedarbība ir koevolūcijas notikums, nav viegli. Lai arī mijiedarbība starp divām sugām acīmredzami ir nevainojama, tas nav ticams pierādījums koevolūcijas procesam.

Viena pieeja ir izmantot filoģenētiskos pētījumus, lai pārbaudītu, vai pastāv līdzīgs dažādošanas modelis. Daudzos gadījumos, kad divu sugu filoģenēzes ir savstarpēji saistītas, tiek pieņemts, ka starp abām sugām pastāv koevolūcija.

Mijiedarbības veidi

Pirms pievērsties jautājumiem, kas saistīti ar koevolūciju, ir jāpiemin mijiedarbības veidi, kas notiek starp sugām, jo ​​tiem ir ļoti svarīgas evolūcijas sekas.

Konkurence

Sugas var konkurēt, un šī mijiedarbība negatīvi ietekmē iesaistīto indivīdu augšanu vai pavairošanu. Konkurence var būt īpatnēja, ja tā notiek starp vienas sugas locekļiem, vai starpnozaru, kad indivīdi pieder pie dažādām sugām.

Ekoloģijā tiek izmantots "konkurences izslēgšanas princips". Šī koncepcija ierosina, ka sugas, kuras konkurē par vieniem un tiem pašiem resursiem, nevar stabili konkurēt, ja pārējie ekoloģiskie faktori paliek nemainīgi. Citiem vārdiem sakot, divas sugas neaizņem vienu un to pašu nišu.

Šādā mijiedarbībā viena suga vienmēr izslēdz otru. Vai arī tie ir sadalīti dažās nišas dimensijās. Piemēram, ja divas putnu sugas barojas ar vienu un to pašu lietu un tām ir vienādas atpūtas vietas, lai turpinātu līdzāspastāvēšanu, tām aktivitātes intensitāte var būt atšķirīga diennakts laikā.

Izmantošana

Otrs sugu mijiedarbības veids ir ekspluatācija. Šeit suga X stimulē sugas Y attīstību, bet šī Y kavē X attīstību. Tipiski piemēri ir mijiedarbība starp plēsēju un laupījumu, parazīti ar saimniekiem un augi ar zālēdājiem.

Zālēdāju gadījumā notiek pastāvīga detoksikācijas mehānismu attīstība, saskaroties ar sekundārajiem metabolītiem, kurus augs ražo. Līdzīgi augs efektīvāk attīstās toksīnos, lai tos padzītu.

Tas pats attiecas uz plēsoņu un laupījumu mijiedarbību, kur laupījumi pastāvīgi uzlabo viņu spēju izbēgt un plēsoņas palielina viņu uzbrukuma spējas.

Savstarpīgums

Pēdējais attiecību veids ir saistīts ar ieguvumu vai pozitīvām attiecībām abām sugām, kuras piedalās mijiedarbībā. Pēc tam tiek runāts par sugu savstarpēju izmantošanu.

Piemēram, kukaiņu un to apputeksnētāju savstarpēja saikne nozīmē ieguvumus abiem: kukaiņi (vai jebkurš cits apputeksnētājs) gūst labumu no augu barības vielām, bet augi izdalās savas gametas. Simbiotiskās attiecības ir vēl viens labi zināms savstarpējas saiknes piemērs.

Koevolūcijas definīcija

Koevolūcija notiek, ja divas vai vairākas sugas ietekmē otras evolūciju. Stingri sakot, koevolūcija attiecas uz sugu savstarpējo ietekmi. Tas ir jānošķir no cita notikuma, ko sauc par secīgu evolūciju, jo parasti abas parādības parasti ir sajauktas.

Secīga evolūcija notiek, ja viena suga ietekmē otras evolūciju, bet tā pati nenotiek tieši otrādi - savstarpības nav.

Pirmoreiz šo terminu lietoja pētnieki Ehrlihs un Ravens.

Ehrlica un Ravena darbs pie lepidoptera un augu mijiedarbības iedvesmoja secīgus "koevolūcijas" pētījumus. Tomēr laika gaitā termins tika sagrozīts un zaudēja nozīmi.

Tomēr pirmais, kurš veica pētījumu, kas saistīts ar divu sugu koevolūciju, bija Čārlzs Darvins, kad žurnālā “Sugu izcelsme” (1859) viņš pieminēja ziedu un bišu attiecības, kaut arī nelietoja vārdu “ koevolūcija ”, lai aprakstītu fenomenu.

Janzen definīcija

Tādējādi 60. un 70. gados nebija konkrētas definīcijas, līdz Džanžens 1980. gadā publicēja piezīmi, kurā izdevās situāciju labot.

Šis pētnieks definēja terminu koevolūcija kā: "populācijas indivīdu īpašība, kas mainās, reaģējot uz otru otrās populācijas indivīdu īpašību, kam seko evolūcijas reakcija otrajā populācijā uz izmaiņām, kas rodas pirmajā".

Lai gan šī definīcija ir ļoti precīza un bija paredzēta, lai noskaidrotu koevolūcijas fenomena iespējamās neskaidrības, biologiem tā nav praktiska, jo to ir grūti pierādīt.

Tādā pašā veidā vienkārša koadaptācija nenozīmē koevolūcijas procesu. Citiem vārdiem sakot, abu sugu mijiedarbības novērošana nav pārliecinošs pierādījums, lai nodrošinātu, ka mēs saskaramies ar koevolūcijas notikumu.

Koevolūcijas iestāšanās apstākļi

Koevolūcijas fenomenam ir divas prasības. Viens no tiem ir specifiskums, jo katras sugas katras pazīmes vai iezīmes evolūcija ir saistīta ar selektīvo spiedienu, ko rada pārējo sistēmā iesaistīto sugu īpašības.

Otrais nosacījums ir savstarpīgums - rakstzīmēm jāattīstās kopā (lai izvairītos no sajaukšanas ar secīgu evolūciju).

Teorijas un hipotēzes

Ir pāris teorijas, kas saistītas ar koevolūcijas parādībām. Starp tām ir ģeogrāfiskās mozaīkas un sarkanās karalienes hipotēzes.

Ģeogrāfiskās mozaīkas hipotēze

Šo hipotēzi 1994. gadā ierosināja Tompsons, un tajā ir apskatītas dinamiskās koevolūcijas parādības, kas var rasties dažādās populācijās. Citiem vārdiem sakot, katrs ģeogrāfiskais apgabals vai reģions atspoguļo savus vietējos pielāgojumus.

Personu migrācijas procesam ir būtiska loma, jo variantu ienākšanai un iziešanai ir tendence homogenizēt populāciju vietējos fenotipus.

Šīs divas parādības - vietējā adaptācija un migrācija - ir spēki, kas atbild par ģeogrāfisko mozaīku. Notikuma rezultāts ir iespēja atrast dažādas populācijas dažādos koevolūcijas stāvokļos, jo laika gaitā katra no tām seko savai trajektorijai.

Pateicoties ģeogrāfiskās mozaīkas esamībai, ir iespējams izskaidrot dažādos reģionos, bet ar tām pašām sugām veikto koevolūcijas pētījumu tendenci būt savstarpēji neatbilstošiem vai dažos gadījumos pretrunīgiem.

Sarkanās karalienes hipotēze

Sarkanās karalienes hipotēzi ierosināja Leigh Van Valen 1973. gadā. Pētnieku iedvesmoja Lewis Carrol Alice grāmata caur skata stiklu. Stāsta fragmentā autore stāsta, kā varoņi skrien cik ātri vien iespējams un joprojām paliek tajā pašā vietā.

Van Valen izstrādāja savu teoriju, kuras pamatā ir pastāvīga izzušanas varbūtība, ko izjūt organismu cilts. Tas ir, tie nav spējīgi "uzlabot" laika gaitā, un izzušanas varbūtība vienmēr ir vienāda.

Piemēram, plēsēji un laupījumi piedzīvo pastāvīgas bruņošanās sacensības. Ja plēsējs jebkādā veidā uzlabo spēju uzbrukt, tad laupījumam vajadzētu uzlabot līdzīgā mērā - ja tas nenotiek, viņi var izmirst.

Tas pats notiek parazītu attiecībās ar to saimniekiem vai zālēdājiem un augiem. Šis abu iesaistīto sugu pastāvīgais uzlabojums ir pazīstams kā Sarkanās karalienes hipotēze.

Veidi

Specifiskā koevolūcija

Termins "koevolūcija" ietver trīs pamatveidus. Vienkāršāko formu sauc par "specifisko koevolūciju", kur divas sugas attīstās, reaģējot uz otru un otrādi. Piemēram, viens laupījums un viens plēsējs.

Šāda veida mijiedarbība rada evolucionāru bruņošanās sacensību, kuras rezultātā rodas atšķirības dažās īpašībās vai arī savstarpējas sugas var radīt konverģenci.

Šis īpašais modelis, kurā iesaistītas tikai dažas sugas, ir vispiemērotākais, lai parādītu evolūcijas esamību. Ja selektīvais spiediens ir bijis pietiekami spēcīgs, mums vajadzētu sagaidīt adaptāciju un pretpielāgojumu parādīšanos sugās.

Izkliedēta koevolūcija

Otro veidu sauc par "difūzo koevolūciju", un tas notiek, ja mijiedarbībā ir iesaistītas vairākas sugas un katras sugas ietekme nav neatkarīga. Piemēram, var būt saistītas ģenētiskas variācijas saimnieka izturībā pret divām dažādām parazītu sugām.

Šis gadījums ir daudz biežāks. Tomēr to ir daudz grūtāk izpētīt nekā specifisko koevolūciju, jo iesaistīto vairāku sugu esamība apgrūtina eksperimentālo dizainu.

Bēgšana un radiācija

Visbeidzot, mums ir "aizbēgšanas un radiācijas" gadījums, kad suga izstrādā aizsardzības veidu pret ienaidnieku, ja tā ir veiksmīga, tā var izplatīties un ciltsrakstu dažādot, jo ienaidnieka sugas spiediens nav tik stiprs.

Piemēram, kad kādas augu sugas attīsta noteiktu ķīmisku savienojumu, kas izrādās ļoti veiksmīgs, tas var atbrīvoties no dažādu zālēdāju patēriņa. Tāpēc auga ciltsrakstu var dažādot.

Piemēri

Koevolūcijas procesi tiek uzskatīti par planētas Zemes bioloģiskās daudzveidības avotu. Šī ļoti īpašā parādība ir bijusi vissvarīgākajos organismu evolūcijas notikumos.

Tagad mēs aprakstīsim ļoti vispārīgus dažādu ciltskoevolūcijas notikumu piemērus, un tad runāsim par specifiskākiem gadījumiem sugu līmenī.

Organellu izcelsme eikariotos

Viens no vissvarīgākajiem notikumiem dzīves evolūcijā bija eukariotu šūnas inovācija. Tiem raksturīgs īstais kodols, ko norobežo plazmas membrāna un kas satur subcelulārus nodalījumus vai organellas.

Ir ļoti pārliecinoši pierādījumi, kas apstiprina šo šūnu izcelsmi koevolūcijas ceļā ar simbiotiskiem organismiem, kas deva ceļu pašreizējām mitohondrijām. Šī ideja ir pazīstama kā endosimbiotisko teorija.

Tas pats attiecas uz augu izcelsmi. Saskaņā ar endosimbiotisko teoriju hloroplasti radās, pateicoties simbiozes gadījumam starp baktēriju un citu lielāku organismu, kas beidzās ar mazākā baktērijas apņemšanu.

Abām organellām - mitohondrijiem un hloroplastiem - ir noteiktas īpašības, kas atgādina baktērijas, piemēram, ģenētiskā materiāla tips, apļveida DNS un to lielums.

Gremošanas sistēmas izcelsme

Daudzu dzīvnieku gremošanas sistēma ir vesela ekosistēma, ko apdzīvo ārkārtīgi daudzveidīga mikrobu flora.

Daudzos gadījumos šiem mikroorganismiem ir izšķiroša loma pārtikas gremošanā, palīdzot barības vielu sagremšanā, un dažos gadījumos tie var sintezēt barības vielas saimniekam.

Koevolucionāras attiecības starp mazuļa putnu un burvju

Putniem ir raksturīga ļoti īpaša parādība, kas saistīta ar olu ievietošanu citu cilvēku ligzdās. Šo koevolūcijas sistēmu veido criollo (Clamator glandarius) un tās saimniekorganismu sugas (Pica pica).

Olas dēšana netiek veikta nejauši. Turpretī teļi izvēlas burvju pārus, kas visvairāk iegulda vecāku aprūpē. Tādējādi jaunais indivīds saņems labāku aprūpi no saviem adoptētājiem.

Kā tu to dari? Izmantojot signālus, kas saistīti ar saimnieka seksuālo izvēli, piemēram, lielāku ligzdu.

Reaģējot uz šo izturēšanos, kucēni samazināja ligzdas lielumu par gandrīz 33% apgabalos, kur pastāv jaunieši. Līdzīgi viņiem ir arī aktīva ligzdu kopšanas aizsardzība.

Slota arī spēj iznīcināt šarka olas, lai veicinātu cāļu audzēšanu. Atbildot uz to, magnāti palielināja olu skaitu vienā ligzdā, lai palielinātu to efektivitāti.

Vissvarīgākā adaptācija ir spēja atpazīt parazītu olu, lai izraidītu to no ligzdas. Kaut arī parazitējošajiem putniem ir izveidojušās olas, kas ir ļoti līdzīgas burvju olām.

Atsauces

1. Darvins, C. (1859). Par sugu izcelsmi dabiskās atlases ceļā. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolūcijas analīze. Prentice zāle.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolūcija. Sinauer.
4. Janzen, DH (1980). Kad tā ir koevolūcija. Evolution, 34 (3), 611-612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., & Kilner, RM (2003). Koevolucionāras ieroču sacensības eskalācija, pārnēsājot parazītu mazuļu atgrūšanu no saimnieka. Daba, 422 (6928), 157.
6. Solers, M. (2002). Evolūcija: bioloģijas pamats. Dienvidu projekts.