Konvergerende udvikling af hvad den består af og eksempler

1667
Basil Manning

Det konvergent evolution Det er fremkomsten af ​​fænotypiske ligheder i to eller flere slægter uafhængigt. Generelt observeres dette mønster, når de involverede grupper udsættes for lignende miljøer, mikromiljøer eller livsformer, der oversættes til ækvivalente selektive tryk..

De fysiologiske eller morfologiske træk øger således den biologiske tilstrækkelighed (fitness) og konkurrencedygtighed under disse forhold. Når konvergens forekommer i et bestemt miljø, kan det intuiteres, at det nævnte træk er af typen fleksibel. Imidlertid er der behov for yderligere undersøgelser for at kontrollere funktionens funktion, gennem beviser, der understøtter, at det faktisk øger fitness af befolkningen.

Eksempler på karakteristika, der deles af både delfiner og ichthyosaurs. Selv om de to er meget ens, er de fylogenetisk meget fjerne, og de der nævnte egenskaber blev erhvervet uafhængigt..
Kilde: Skeptisk visning [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], fra Wikimedia Commons

Blandt de mest bemærkelsesværdige eksempler på konvergent udvikling kan vi nævne flyvningen hos hvirveldyr, øjet hos hvirveldyr og hvirvelløse dyr, spindlen danner blandt andre fisk og vandpattedyr..

Artikelindeks

  • 1 Hvad er konvergent evolution?
    • 1.1 Generelle definitioner
    • 1.2 Foreslåede mekanismer
    • 1.3 Evolutionære implikationer
  • 2 Evolutionær konvergens versus parallelisme
  • 3 Konvergens versus divergens
  • 4 På hvilket niveau forekommer konvergens?
    • 4.1 Ændringer, der involverer de samme gener
  • 5 eksempler
    • 5.1 Flyvning hos hvirveldyr
    • 5.2 Aye-aye og gnavere
  • 6 Referencer

Hvad er konvergent evolution?

Lad os forestille os, at vi møder to mennesker, der fysisk er meget ens. De har begge samme højde, øjenfarve og hårfarve. Deres funktioner er også ens. Vi antager sandsynligvis, at de to mennesker er søskende, fætre eller måske fjerne slægtninge..

På trods af dette ville det ikke være en overraskelse at høre, at der ikke er noget tæt familieforhold mellem folket i vores eksempel. Det samme gælder i stor skala i evolution: nogle gange har lignende former ikke en nyere fælles forfader.

Det vil sige, gennem hele evolutionen kan træk, der ligner hinanden i to eller flere grupper, erhverves forskelligt. Uafhængig.

Generelle definitioner

Biologer bruger to generelle definitioner for evolutionær konvergens eller konvergens. Begge definitioner kræver, at to eller flere slægter udvikler tegn, der ligner hinanden. Definitionen integrerer normalt udtrykket "evolutionær uafhængighed", selvom det er implicit.

Definitionerne adskiller sig imidlertid i den specifikke evolutionære proces eller mekanisme, der kræves for at opnå mønsteret..

Nogle definitioner af konvergens, der mangler mekanisme, er følgende: "uafhængig udvikling af lignende karakteristika fra et forfædres træk" eller "udvikling af lignende karakteristika i uafhængige evolutionære slægter".

Foreslåede mekanismer

I modsætning hertil foretrækker andre forfattere at integrere en mekanisme i begrebet coevolution for at forklare mønsteret.

For eksempel "den uafhængige udvikling af lignende træk i fjernt beslægtede organismer på grund af fremkomsten af ​​tilpasninger til lignende miljøer eller livsformer".

Begge definitioner anvendes i vid udstrækning i videnskabelige artikler og i litteraturen. Den afgørende idé bag evolutionær konvergens er at forstå, at den fælles forfader til de involverede linjer havde en oprindelig tilstand forskellige.

Evolutionære implikationer

Efter definitionen af ​​konvergens, der inkluderer en mekanisme (nævnt i det foregående afsnit), forklarer dette ligheden mellem fænotyperne takket være ligheden mellem de selektive pres, som taxaerne oplever..

I lyset af evolution fortolkes dette i form af tilpasninger. Det vil sige, de træk, der opnås takket være konvergens, er tilpasninger til det nævnte miljø, da det på en eller anden måde vil øge dets fitness.

Der er dog tilfælde, hvor evolutionær konvergens opstår, og træk ikke er adaptivt. Det vil sige, at de involverede slægter ikke er under det samme selektive pres.

Evolutionær konvergens versus parallelisme

I litteraturen er det almindeligt at skelne mellem konvergens og parallelisme. Nogle forfattere bruger den evolutionære afstand mellem grupperne, der skal sammenlignes, for at adskille de to begreber.

Den gentagne udvikling af et træk i to eller flere grupper af organismer betragtes som en parallelisme, hvis lignende fænotyper udvikler sig i beslægtede slægter, mens konvergens involverer udviklingen af ​​lignende træk i separate eller relativt fjerne slægter..

En anden definition af konvergens og parallelisme søger at adskille dem med hensyn til de udviklingsveje, der er involveret i strukturen. I denne sammenhæng producerer konvergent evolution lignende egenskaber gennem forskellige udviklingsveje, mens parallel udvikling gør det gennem lignende veje..

Forskellen mellem parallel og konvergerende udvikling kan dog være kontroversiel og bliver endnu mere kompliceret, når vi går ned til identifikationen af ​​det pågældende træks molekylære basis. På trods af disse vanskeligheder er de evolutionære implikationer relateret til begge begreber betydelige..

Konvergens versus divergens

Selvom udvælgelse favoriserer lignende fænotyper i lignende miljøer, er det ikke et fænomen, der kan anvendes i alle tilfælde..

Ligheder set fra form og morfologi kan få organismer til at konkurrere med hinanden. Som en konsekvens af dette favoriserer udvælgelse divergens mellem arter, der sameksisterer lokalt, hvilket skaber en spænding mellem de grader af konvergens og divergens, der forventes for et bestemt habitat..

Enkeltpersoner, der er tæt på og har betydelig nicheoverlapping, er de mest magtfulde konkurrenter - baseret på deres fænotypiske lighed, hvilket får dem til at udnytte ressourcer på en lignende måde.

I disse tilfælde kan divergent udvælgelse føre til et fænomen kendt som adaptiv stråling, hvor en afstamning giver anledning til forskellige arter med en stor mangfoldighed af økologiske roller på kort tid. Betingelserne, der fremmer adaptiv stråling, inkluderer miljømæssig heterogenitet, fravær af rovdyr, blandt andre..

Adaptiv stråling og konvergent udvikling betragtes som to sider af den samme "evolutionære mønt".

På hvilket niveau forekommer konvergens?

Ved forståelsen af ​​forskellen mellem evolutionær konvergens og paralleller opstår et meget interessant spørgsmål: Når naturlig selektion favoriserer udviklingen af ​​lignende træk, forekommer den under de samme gener eller kan det involvere forskellige gener og mutationer, der resulterer i lignende fænotyper?

Baseret på de hidtidige beviser, synes svaret på begge spørgsmål at være ja. Der er undersøgelser, der understøtter begge argumenter.

Selvom der indtil nu ikke er noget konkret svar på, hvorfor nogle gener "genbruges" i evolutionær evolution, er der empiriske beviser, der søger at belyse sagen..

Ændringer, der involverer de samme gener

For eksempel har den gentagne udvikling af blomstringstider i planter, insekticidresistens hos insekter og pigmentering hos hvirveldyr og hvirvelløse dyr vist sig at forekomme gennem ændringer, der involverer de samme gener..

For visse træk kan kun et lille antal gener dog ændre egenskaben. Tag synet: ændringer i farvesyn skal nødvendigvis forekomme i ændringer relateret til opsin-gener.

I modsætning hertil er de gener, der styrer dem i flere egenskaber mere talrige. Cirka 80 gener er involveret i plantes blomstringstid, men ændringer er kun blevet påvist gennem hele udviklingen hos nogle få.

Eksempler

I 1997 spekulerede Moore og Willmer på, hvor almindeligt fænomenet konvergens er.

For disse forfattere forbliver dette spørgsmål ubesvaret. De hævder, at der på baggrund af de hidtil beskrevne eksempler er relativt høje niveauer af konvergens. De hævder dog, at der stadig er en betydelig undervurdering af evolutionær konvergens i organiske væsener.

I evolutionbøger finder vi et dusin klassiske eksempler på konvergens. Hvis læseren ønsker at udvide sin viden om emnet, kan han se McGhees bog (2011), hvor han finder adskillige eksempler i forskellige grupper af livets træ.

Flyvning hos hvirveldyr

I organiske væsener er et af de mest forbløffende eksempler på evolutionær konvergens udseendet af flyvning i tre slægter af hvirveldyr: fugle, flagermus og de nu uddøde pterodactyler..

Faktisk går konvergens i nuværende flyvende hvirveldyrsgrupper ud over at have forben ændret til strukturer, der tillader flyvning..

En række fysiologiske og anatomiske tilpasninger deles mellem begge grupper, såsom det karakteristiske ved at have kortere tarme, der formodes at reducere individets masse under flyvningen, hvilket gør det billigere og mere affektivt..

Endnu mere overraskende har forskellige forskere fundet evolutionære konvergenser inden for flagermus- og fuglegrupper på familieplan..

F.eks. Ligner flagermus i familien Molossidae medlemmer af familien Hirundinidae (svaler og allierede) hos fugle. Begge grupper er kendetegnet ved hurtig flyvning i store højder og udviser lignende vinger..

På samme måde konvergerer medlemmer af familien Nycteridae i forskellige henseender med passerine fugle (Passeriformes). Begge flyver ved lave hastigheder og har evnen til at manøvrere gennem vegetationen.

Aye-aye og gnavere

Et fremragende eksempel på evolutionær konvergens findes, når man analyserer to grupper af pattedyr: aye-igår og egern..

I dag er aye-aye (Daubentonia madagascariensis) er klassificeret som en lemuriform primat, der er endemisk til Madagaskar. Deres usædvanlige diæt består grundlæggende af insekter.

Således har aye-aye tilpasninger, der har været relateret til dets trofiske vaner, såsom akut hørelse, forlængelse i langfingeren og tænder med voksende fortænder..

Med hensyn til protesen ligner den en gnaver i flere henseender. Ikke kun i udseende af fortænderne, de deler også en ekstraordinært lignende tandformel.

Udseendet mellem de to taxaer er så slående, at de første taxonomer klassificerede aye-aye sammen med de andre egern i slægten Sciurus.

Referencer

  1. Doolittle, R. F. (1994). Konvergent evolution: behovet for at være eksplicit. Tendenser inden for biokemiske videnskaber19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G. og Haraway, M. M. (1998). Komparativ psykologi: En håndbog. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Akademisk presse.
  4. Losos, J. B. (2013). Princeton guide til evolution. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Konvergent evolution: begrænsede former smukkeste. MIT Tryk.
  6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, P. G. (2018). Konvergent udvikling i Euarchontoglires. Biologibrev14(8), 20180366.
  7. Rice, S. A. (2009). Encyclopedia of evolution. Infobase Publishing.
  8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: begreber og anvendelser uden fysiologi. Cengage læring.
  9. Stayton C. T. (2015). Hvad betyder konvergent evolution? Fortolkningen af ​​konvergens og dens implikationer i søgningen efter grænser for evolution. Interface fokus5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M. H., & Specht, C. D. (2011). Homoplasi: fra detektering af mønster til bestemmelse af proces og udviklingsmekanisme. videnskab331(6020), 1032-1035.

Endnu ingen kommentarer