KONVERĢENTA EVOLŪCIJA: NO KĀ TĀ SASTĀV, UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA

Konverģents attīstība ir rašanos fenotipisko līdzības divās vai vairākās ciltskoks patstāvīgi. Parasti šo modeli novēro, ja iesaistītās grupas tiek pakļautas līdzīgai videi, mikro videi vai dzīvesveidam, kas pārvēršas ekvivalentā selektīvā spiedienā.

Tādējādi attiecīgās fizioloģiskās vai morfoloģiskās īpašības šādos apstākļos palielina bioloģisko piemērotību (piemērotību) un konkurētspēju. Kad konverģence notiek noteiktā vidē, var iedomāties, ka šī īpašība ir adaptīvā tipa. Tomēr, lai pārbaudītu pazīmes funkcionalitāti, nepieciešami turpmāki pētījumi, izmantojot pierādījumus, kas apstiprina, ka tie patiešām palielina iedzīvotāju piemērotību.

To raksturlielumu piemēri, kuriem ir kopīgi gan delfīni, gan ichtiozauri. Lai arī abi ir ļoti līdzīgi, filoģenētiski runājot, tie ir ļoti tāli, un tajos minētās īpašības tika iegūtas patstāvīgi.
Avots: skeptisks skats no Wikimedia Commons

Starp ievērojamākajiem konverģences evolūcijas piemēriem varam minēt lidojumu mugurkaulniekiem, aci mugurkaulniekiem un bezmugurkaulniekiem, vārpstas formu zivīs un ūdens zīdītājiem.

Kas ir saplūstošā evolūcija?

Iedomāsimies, ka mēs satiekamies ar diviem cilvēkiem, kuri fiziski ir diezgan līdzīgi. Viņiem abiem ir vienāds augums, acu krāsa un matu krāsa. Arī to īpašības ir līdzīgas. Mēs droši vien pieņemsim, ka abi cilvēki ir brāļi un māsas, brālēni vai varbūt tāli radinieki.

Neskatoties uz to, nebūtu pārsteigums uzzināt, ka starp mūsu piemērā esošajiem cilvēkiem nav ciešas ģimenes attiecības. Tas pats ir plašā mērogā evolūcijā: dažreiz līdzīgām formām nav kopīgu senču.

Tas ir, visā evolūcijas laikā pazīmes, kas ir līdzīgas divās vai vairākās grupās, var iegūt patstāvīgi.

Vispārīgas definīcijas

Biologi izmanto divas vispārīgas evolūcijas konverģences vai konverģences definīcijas. Abas definīcijas prasa, lai divās vai vairākās līnijās rakstzīmes attīstītos līdzīgi. Definīcija parasti ietver terminu "evolūcijas neatkarība", lai arī tā ir netieša.

Tomēr definīcijas atšķiras konkrētajā evolūcijas procesā vai mehānismā, kas vajadzīgs modeļa iegūšanai.

Dažas konverģences definīcijas, kurām trūkst mehānisma, ir šādas: "līdzīgu īpašību neatkarīga evolūcija no senču pazīmēm" vai "līdzīgu īpašību evolūcija neatkarīgās evolucionārajās līnijās".

Ieteiktie mehānismi

Turpretī citi autori dod priekšroku integrēt mehānismu koevolūcijas jēdzienā, lai izskaidrotu modeli.

Piemēram, "līdzīgu iezīmju neatkarīga evolūcija tālu radniecīgos organismos sakarā ar pielāgošanās parādīšanos līdzīgā vidē vai dzīvības formās".

Abas definīcijas tiek plaši izmantotas zinātniskos rakstos un literatūrā. Izšķirošā evolūcijas konverģences ideja ir saprast, ka iesaistīto ciltstēvu senčam bija atšķirīgs sākotnējais stāvoklis.

Ietekme uz evolūciju

Pēc konverģences definīcijas, kas ietver mehānismu (minēts iepriekšējā sadaļā), tas izskaidro fenotipu līdzību, pateicoties selektīvā spiediena līdzībai, ko piedzīvo taksoni.

Ņemot vērā evolūciju, tas tiek interpretēts pielāgojumu veidā. Tas ir, iezīmes, kuras iegūst, pateicoties konverģencei, ir pielāgojumi minētajai videi, jo tas kaut kādā veidā palielinātu to piemērotību.

Tomēr ir gadījumi, kad notiek evolūcijas konverģence un pazīme nav adaptīva. Tas ir, iesaistītās līnijas nav pakļautas vienādiem selektīviem spiedieniem.

Evolūcijas konverģence pret paralēlismu

Literatūrā parasti tiek atrasta atšķirība starp konverģenci un paralēlismu. Daži autori izmanto evolūcijas attālumu starp salīdzināmajām grupām, lai atdalītu abus jēdzienus.

Atkārtota pazīmju evolūcija divās vai vairākās organismu grupās tiek uzskatīta par paralēlu, ja līdzīgās fenotipi attīstās radniecīgās sugās, turpretī konverģence ir saistīta ar līdzīgu pazīmju attīstību atsevišķās vai relatīvi attālās līnijās.

Cita konverģences un paralēlisma definīcija tiecas tos nodalīt attiecībā uz attīstības ceļiem, kas saistīti ar struktūru. Šajā kontekstā konverģējošā evolūcija rada līdzīgas īpašības dažādos attīstības ceļos, savukārt paralēlā evolūcija to dara caur līdzīgiem maršrutiem.

Tomēr atšķirība starp paralēlo un konverģento evolūciju var būt pretrunīga, un tā kļūst vēl sarežģītāka, ja pievēršamies attiecīgās pazīmes molekulārās bāzes identificēšanai. Neskatoties uz šīm grūtībām, ar abiem jēdzieniem saistītās evolūcijas sekas ir būtiskas.

Konverģence pret atšķirību

Lai arī atlase dod priekšroku līdzīgiem fenotipiem līdzīgā vidē, tā nav parādība, ko var izmantot visos gadījumos.

Līdzības no formas un morfoloģijas viedokļa var izraisīt organismu konkurenci savā starpā. Tā rezultātā selekcija veicina atšķirības starp sugām, kuras pastāv līdzāspastāvēšana, radot spriedzi starp konverģences un atšķirības pakāpēm, kas sagaidāmas noteiktam biotopam.

Personas, kas ir tuvu un kurām ir ievērojama nišu pārklāšanās, ir visspēcīgākie konkurenti - pamatojoties uz viņu fenotipisko līdzību, kas viņiem liek resursus izmantot līdzīgā veidā.

Šajos gadījumos atšķirīga atlase var izraisīt fenomenu, kas pazīstams kā adaptīvais starojums, kad ciltsveids īsā laikā rada dažādas sugas ar lielu ekoloģisko lomu daudzveidību. Apstākļi, kas veicina adaptīvo starojumu, cita starpā ietver vides neviendabīgumu, plēsoņu neesamību.

Adaptīvo starojumu un konverģento evolūciju uzskata par vienas un tās pašas "evolūcijas monētas" divām pusēm.

Kādā līmenī notiek konverģence?

Izprotot atšķirību starp evolūcijas konverģenci un paralēlēm, rodas ļoti interesants jautājums: kad dabiskā atlase dod priekšroku līdzīgu pazīmju evolūcijai, vai tā notiek zem vieniem un tiem pašiem gēniem, vai arī tā var ietvert dažādus gēnus un mutācijas, kuru rezultātā rodas līdzīgi fenotipi?

Balstoties uz līdz šim gūtajiem pierādījumiem, atbilde uz abiem jautājumiem šķiet apstiprinoša. Ir pētījumi, kas atbalsta abus argumentus.

Lai gan līdz šim nav konkrētas atbildes par to, kāpēc daži gēni tiek "atkārtoti izmantoti" evolūcijas evolūcijā, ir empīriski pierādījumi, kas mēģina šo lietu noskaidrot.

Izmaiņas, kurās iesaistīti vieni un tie paši gēni

Piemēram, ir pierādīts, ka atkārtota ziedēšanas laika attīstība augos, izturība pret insekticīdiem kukaiņos un pigmentācija mugurkaulniekos un bezmugurkaulniekos notiek ar izmaiņām, kurās iesaistīti vieni un tie paši gēni.

Tomēr dažām īpašībām šo pazīmi var mainīt tikai neliels skaits gēnu. Ņemiet vērā redzi: krāsas redzes izmaiņām obligāti jānotiek izmaiņām, kas saistītas ar opsīna gēniem.

Turpretī citās īpašībās gēnu, kas tos kontrolē, ir daudz. Augu ziedēšanas laikos ir iesaistīti apmēram 80 gēnu, bet izmaiņas visā evolūcijā ir pierādītas tikai dažās.

Piemēri

1997. gadā Mūrs un Vilmers brīnījās, cik izplatīta ir konverģences parādība.

Šiem autoriem šis jautājums paliek neatbildēts. Viņi apgalvo, ka, pamatojoties uz līdz šim aprakstītajiem piemēriem, ir samērā augsts konverģences līmenis. Tomēr viņi apgalvo, ka joprojām pastāv ievērojams organisko būtņu evolūcijas konverģences nepietiekams novērtējums.

Evolūcijas grāmatās mēs atrodam duci klasisku konverģences piemēru. Ja lasītājs vēlas paplašināt savas zināšanas par šo tēmu, viņš var iepazīties ar Makgeja grāmatu (2011), kur viņš atradīs daudzus piemērus dažādās dzīves koka grupās.

Lidojums mugurkaulniekiem

Organiskajās būtnēs viens no spilgtākajiem evolūcijas konverģences piemēriem ir lidojuma parādīšanās trijās mugurkaulnieku sugās: putni, sikspārņi un tagad izmirušie pterodaktili.

Faktiski mūsdienu lidojošo mugurkaulnieku grupu konverģence pārsniedz to, ka priekškājas ir pārveidotas par struktūrām, kas ļauj lidojumu.

Fizioloģisko un anatomisko pielāgojumu virkne ir sadalīta starp abām grupām, piemēram, raksturīga īsāku zarnu darbība, kas, domājams, samazina lidojuma laikā indivīda masu, padarot to lētāku un afektīvāku.

Vēl pārsteidzošāk, ka dažādi pētnieki ir atraduši evolūcijas konverģenci sikspārņu un putnu grupās ģimenes līmenī.

Piemēram, Molossidae ģimenes sikspārņi ir līdzīgi Hirundinidae ģimenes locekļiem (bezdelīgas un sabiedrotie) putniem. Abām grupām raksturīgs ātrs lidojums lielā augstumā, ar līdzīgiem spārniem.

Tāpat Nycteridae dzimtas pārstāvji dažādos aspektos saplūst ar garāmgājēju putniem (Passeriformes). Abi lido nelielā ātrumā, un viņiem ir iespējas manevrēt caur veģetāciju.

Aye-aye un grauzēji

Izcils evolūcijas konverģences piemērs ir atrodams, analizējot divas zīdītāju grupas: vakar-vakar un vāveres.

Mūsdienās saslimšanu ar acīm (Daubentonia madagascariensis) klasificē kā primitīvu lemuriformu, kas ir endēmiska Madagaskarai. Viņu neparasto uzturu pamatā veido kukaiņi.

Tātad acij-aij ir pielāgojumi, kas saistīti ar tā trofiskajiem ieradumiem, piemēram, akūta dzirde, vidējā pirksta un zobu pagarināšana ar pieaugošiem priekšējiem zariem.

Protēzes ziņā tas vairākos veidos atgādina grauzēju. Ne tikai pēc priekšzobu izskata, tiem ir arī ārkārtīgi līdzīga zobārstniecības formula.

Izskats starp abiem taksoniem ir tik pārsteidzošs, ka pirmie taksonomisti kopā ar pārējām vāverēm klasificēja Sciurus ģintī.

Atsauces

Doolitls, RF (1994). Konverģenta attīstība: vajadzība būt skaidrai. Bioķīmisko zinātņu tendences, 19. (1), 15. – 18.
Grīnbergs, G., & Haraway, MM (1998). Salīdzinošā psiholoģija: rokasgrāmata. Routledge.
Kliman, RM (2016). Evolūcijas bioloģijas enciklopēdija. Akadēmiskā prese.
Lososs, JB (2013). Prinstonas ceļvedis evolūcijai. Princeton University Press.
Makgejs, GR (2011). Konverģenta evolūcija: skaistākās ir ierobežotās formas. MIT nospiediet.
Moriss, P., Kobs, S., un Kokss, PG (2018). Konverģējoša evolūcija Euarchontoglires. Bioloģijas vēstules, 14 (8), 20180366.
Rīss, SA (2009). Evolūcijas enciklopēdija. Infobase izdevējdarbība.
Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Bioloģija: jēdzieni un pielietojumi bez fizioloģijas. Cengage mācīšanās.
Stayton CT (2015). Ko nozīmē konverģenta evolūcija? Konverģences interpretācija un tās nozīme evolūcijas robežu meklējumos. Saskarnes fokuss, 5 (6), 20150039.
Wake, DB, Wake, MH un Specht, CD (2011). Homoplazija: no modeļa noteikšanas līdz evolūcijas procesa un mehānisma noteikšanai. zinātne, 331 (6020), 1032-1035.

KONVERĢENTA EVOLŪCIJA: NO KĀ TĀ SASTĀV, UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025