Coevolution teori, typer og eksempler

1598
Egbert Haynes

Det coevolution det er en gensidig evolutionær ændring, der involverer to eller flere arter. Fænomenet skyldes samspillet mellem dem. De forskellige interaktioner, der opstår mellem organismer - konkurrence, udnyttelse og mutualisme - fører til vigtige konsekvenser i udviklingen og diversificeringen af ​​de pågældende slægter..

Nogle eksempler på evolutionære systemer er forholdet mellem parasitter og deres værter, planterne og planteædere, der lever af dem, eller de antagonistiske interaktioner, der opstår mellem rovdyr og deres bytte..

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

Co-evolution betragtes som et af de fænomener, der er ansvarlige for den store mangfoldighed, som vi beundrer i dag, produceret af interaktioner mellem arter.

I praksis er det ikke en let opgave at bevise, at en interaktion er en coevolution begivenhed. Selvom interaktionen mellem to arter tilsyneladende er perfekt, er det ikke pålideligt bevis for den coevolutionære proces.

En tilgang er at bruge fylogenetiske undersøgelser til at teste, om der er et lignende mønster for diversificering. I mange tilfælde, når fylogenierne fra to arter er kongruente, antages det, at der er coevolution mellem begge slægter..

Artikelindeks

  • 1 Typer af interaktion
    • 1.1 Konkurrence
    • 1.2 Betjening
    • 1.3 Mutualisme
  • 2 Definition af coevolution
    • 2.1 Definition af Janzen
    • 2.2 Betingelser for coevolution
  • 3 Teorier og hypoteser
    • 3.1 Geografisk mosaikhypotese
    • 3.2 Hypotesen om den røde dronning
  • 4 typer
    • 4.1 Specifik coevolution
    • 4.2 Diffus coevolution
    • 4.3 Undslippe og stråling
  • 5 eksempler
    • 5.1 Organellernes oprindelse i eukaryoter
    • 5.2 Oprindelsen af ​​fordøjelsessystemet
    • 5.3 Coevolutionære forhold mellem babyfuglen og skatten
  • 6 Referencer

Interaktionstyper

Inden man går ind i spørgsmålene relateret til coevolution, er det nødvendigt at nævne de typer interaktioner, der opstår mellem arter, da disse har meget vigtige evolutionære konsekvenser..

Kompetence

Arter kan konkurrere, og denne interaktion fører til negative virkninger på væksten eller reproduktionen af ​​de involverede individer. Konkurrence kan være intraspecifik, hvis den forekommer mellem medlemmer af den samme art eller interspecifik, når individer tilhører forskellige arter.

I økologi anvendes det "konkurrencemæssige udelukkelsesprincip". Dette koncept foreslår, at arter, der konkurrerer om de samme ressourcer, ikke kan konkurrere på en stabil måde, hvis resten af ​​de økologiske faktorer forbliver konstante. Med andre ord har to arter ikke samme niche..

I denne type interaktion ender en art altid med at ekskludere den anden. Eller de er opdelt i en eller anden dimension af niche. For eksempel, hvis to fuglearter lever af den samme ting og har de samme hvileområder, kan de for at fortsætte sameksistere have deres toppe af aktivitet på forskellige tidspunkter af dagen..

Udnyttelse

En anden type interaktion mellem arter er udnyttelse. Her stimulerer en art X udviklingen af ​​en art Y, men denne Y hæmmer udviklingen af ​​X. Typiske eksempler inkluderer interaktioner mellem rovdyret og dets bytte, parasitter med værter og planter med planteædere..

I tilfælde af planteædere er der en konstant udvikling af afgiftningsmekanismer i lyset af de sekundære metabolitter, som planten producerer. På samme måde udvikler planten sig til toksiner mere effektivt for at drive dem væk.

Det samme sker i interaktion med rovdyr og bytte, hvor bytte konstant forbedrer deres evne til at flygte, og rovdyr øger deres angrebsevne..

Mutualisme

Den sidste type forhold indebærer en fordel eller et positivt forhold for begge arter, der deltager i interaktionen. Der tales derefter om en "gensidig udnyttelse" mellem arten.

For eksempel oversættes gensidigheden mellem insekter og deres bestøvere til fordele for begge: insekter (eller enhver anden bestøver) drager fordel af plantens næringsstoffer, mens planter får spredning af deres kønsceller. Symbiotiske forhold er et andet velkendt eksempel på gensidig..

Definition af coevolution

Co-evolution opstår, når to eller flere arter påvirker udviklingen af ​​den anden. Strengt taget henviser coevolution til den gensidige indflydelse mellem arter. Det er nødvendigt at skelne det fra en anden begivenhed kaldet sekventiel udvikling, da der normalt er forvirring mellem begge fænomener.

Sekventiel udvikling opstår, når en art har en effekt på den anden, men det samme sker ikke i omvendt retning - der er ingen gensidighed.

Udtrykket blev først brugt i 1964 af forskerne Ehrlich og Raven.

Ehrlich og Ravens arbejde med interaktionen mellem lepidoptera og planter inspirerede successive undersøgelser af "coevolution". Imidlertid blev udtrykket forvrænget og mistede betydning over tid..

Den første person, der udførte en undersøgelse relateret til coevolution mellem to arter var imidlertid Charles Darwin, da han var i Arternes oprindelse (1859) nævnte forholdet mellem blomster og bier, skønt han ikke brugte ordet "coevolution" til at beskrive fænomenet..

Definition af Janzen

I 60'erne og 70'erne var der ingen specifik definition, indtil Janzen i 1980 offentliggjorde en note, der formåede at rette op på situationen.

Denne forsker definerede udtrykket coevolution som: "et kendetegn for individerne i en befolkning, der ændrer sig som reaktion på et andet kendetegn for individerne i en anden befolkning, efterfulgt af et evolutionært svar i den anden befolkning på den ændring, der blev produceret i den første".

Selvom denne definition er meget præcis og havde til formål at afklare de mulige tvetydigheder i det coevolutionære fænomen, er det ikke praktisk for biologer, da det er vanskeligt at bevise.

Tilsvarende betyder simpel coadaptation ikke en proces med coevolution. Med andre ord er observationen af ​​en interaktion mellem begge arter ikke et solidt bevis for at sikre, at vi står over for en coevolution-begivenhed..

Betingelser for coevolution til at forekomme

Der er to krav til, at fænomenet coevolution finder sted. Den ene er specificitet, da udviklingen af ​​hver karakteristik eller træk i en art skyldes det selektive tryk, der pålægges af egenskaberne hos de andre arter, der er involveret i systemet..

Den anden betingelse er gensidighed - tegnene skal udvikle sig sammen (for at undgå forveksling med sekventiel udvikling).

Teorier og hypoteser

Der er et par teorier relateret til fænomener med coevolution. Blandt dem er hypoteserne om den geografiske mosaik og den røde dronning..

Geografisk mosaikhypotese

Denne hypotese blev foreslået i 1994 af Thompson og betragter de dynamiske fænomener med coevolution, der kan forekomme i forskellige befolkninger. Med andre ord præsenterer hvert geografisk område eller region sine lokale tilpasninger.

Indvandrerprocessen for enkeltpersoner spiller en grundlæggende rolle, da indgang og udgang af varianterne har en tendens til at homogenisere de lokale fænotyper af befolkningerne.

Disse to fænomener - lokale tilpasninger og vandringer - er de kræfter, der er ansvarlige for den geografiske mosaik. Resultatet af begivenheden er muligheden for at finde forskellige befolkninger i forskellige koevolutionære stater, da hver enkelt følger sin egen bane over tid..

Takket være eksistensen af ​​den geografiske mosaik kan tendensen til coevolutionsundersøgelser, der er udført i forskellige regioner, men med den samme art til at være uoverensstemmende med hinanden eller i nogle tilfælde, være modstridende..

Hypotese af den røde dronning

Den røde dronning-hypotese blev foreslået af Leigh Van Valen i 1973. Forskeren blev inspireret af bogen skrevet af Lewis Carrol Alice gennem spejlet. I en passage i historien fortæller forfatteren, hvordan karaktererne løber så hurtigt som de kan og stadig forbliver på samme sted.

Van Valen udviklede sin teori baseret på den konstante sandsynlighed for udryddelse af organismernes slægter. Det vil sige, de er ikke i stand til at "forbedre" over tid, og sandsynligheden for udryddelse er altid den samme..

For eksempel oplever rovdyr og bytte et konstant våbenkapløb. Hvis rovdyret forbedrer sin evne til at angribe på nogen måde, bør byttet forbedres i et lignende omfang - hvis dette ikke sker, kan de blive uddøde..

Det samme forekommer i forholdet mellem parasitter med deres værter eller i planteædere og planter. Denne konstante forbedring af begge involverede arter kaldes Red Queen-hypotesen..

Typer

Specifik coevolution

Udtrykket "coevolution" inkluderer tre grundlæggende typer. Den enkleste form kaldes "specifik coevolution", hvor to arter udvikler sig som reaktion på den anden og omvendt. For eksempel et enkelt bytte og et enkelt rovdyr.

Denne type interaktion giver anledning til et evolutionært våbenkapløb, som resulterer i divergens i visse træk eller også kan producere konvergens i mutualistiske arter..

Denne specifikke model, hvor få arter er involveret, er bedst egnet til at demonstrere eksistensen af ​​evolution. Hvis det selektive tryk har været stærkt nok, bør vi forvente udseendet af tilpasninger og modtilpasninger hos arten.

Diffus coevolution

Den anden type kaldes “diffus coevolution”, og den opstår, når der er flere arter involveret i interaktionen, og virkningerne af hver art ikke er uafhængige. For eksempel kunne genetisk variation i resistens af en vært mod to forskellige parasitarter være relateret.

Denne sag er meget hyppigere i naturen. Det er imidlertid meget sværere at studere end specifik coevolution, da eksistensen af ​​flere involverede arter gør eksperimentelle designs meget vanskelige..

Flugt og stråling

Endelig har vi tilfældet med "flugt og stråling", hvor en art udvikler sig en form for forsvar mod en fjende, hvis den lykkes, kan den sprede sig, og afstamningen kan diversificeres, da trykket fra fjendens art ikke er så stærkt.

For eksempel, når en planteart udvikler en bestemt kemisk forbindelse, der viser sig at være meget vellykket, kan den komme fri fra forbruget af forskellige planteædere. Derfor kan plantens afstamning diversificeres.

Eksempler

Co-evolutionære processer betragtes som kilden til biodiversitet på planeten jord. Dette meget specielle fænomen har været til stede i de vigtigste begivenheder i organismenes udvikling.

Dernæst vil vi beskrive meget generelle eksempler på coevolution begivenheder mellem forskellige slægter, og så vil vi tale om mere specifikke tilfælde på artsniveau..

Oprindelsen af ​​organeller i eukaryoter

En af de vigtigste begivenheder i livets udvikling var innovationen af ​​den eukaryote celle. Disse er karakteriseret ved at have en ægte kerne afgrænset af en plasmamembran og præsentere subcellulære rum eller organeller.

Der er meget robuste beviser, der understøtter oprindelsen af ​​disse celler gennem coevolution med symbiotiske organismer, der gav plads til nuværende mitokondrier. Denne idé er kendt som endosymbiotisk teori..

Det samme gælder for planternes oprindelse. Ifølge den endosymbiotiske teori opstod kloroplaster takket være en symbiosehændelse mellem en bakterie og en anden større organisme, der endte med at opsluge den mindste.

Begge organeller - mitokondrier og kloroplaster - har visse egenskaber, der minder om bakterier, såsom typen af ​​genetisk materiale, cirkulært DNA og deres størrelse..

Fordøjelsessystemets oprindelse

Fordøjelsessystemet hos mange dyr er et helt økosystem beboet af ekstremt forskellig mikrobiel flora.

I mange tilfælde spiller disse mikroorganismer en afgørende rolle i fordøjelsen af ​​mad og hjælper med fordøjelsen af ​​næringsstoffer, og i nogle tilfælde kan de syntetisere næringsstoffer til værten..

Coevolutionære forhold mellem babyfuglen og skatten

Hos fugle er der et meget specifikt fænomen relateret til æglægning i andres reder. Dette coevolution-system består af crialoClamator glandarius) og dens værtsart, skatten (Pica pica).

Æggægningen udføres ikke tilfældigt. I modsætning hertil vælger kalvene de par af magpies, der investerer mest i forældrenes pleje. Således vil den nye person modtage bedre pleje fra deres adoptivforældre..

Hvordan gør du det? Brug af signaler relateret til vært seksuel udvælgelse, såsom en større rede.

Som svar på denne adfærd mindskede magpies deres reden med næsten 33% i de områder, hvor de unge findes. Tilsvarende har de også et aktivt forsvar af reden pleje.

Kyllingen er også i stand til at ødelægge skæreægene for at favorisere opdræt af dens kyllinger. Som svar øgede magpies antallet af æg pr. Rede for at øge deres effektivitet..

Den vigtigste tilpasning er at kunne genkende det parasitære æg for at udvise det fra reden. Selvom parasitære fugle har udviklet æg, der minder meget om magpies.

Referencer

  1. Darwin, C. (1859). Om arternes oprindelse ved hjælp af naturlig udvælgelse. Murray.
  2. Freeman, S. og Herron, J. C. (2002). Evolutionær analyse. Prentice hall.
  3. Futuyma, D. J. (2005). Udvikling . Sinauer.
  4. Janzen, D. H. (1980). Hvornår er det coevolution. Udvikling3. 4(3), 611-612.
  5. Langmore, N. E., Hunt, S. og Kilner, R. M. (2003). Eskalering af et coevolutionært våbenkapløb gennem værtsafvisning af ynglende parasitære unger. Natur422(6928), 157.
  6. Soler, M. (2002). Evolution: Grundlaget for biologi. Syd-projekt.

Endnu ingen kommentarer