Συνέλιξη: Ορισμός, Τύποι & Παραδείγματα

ο θεωρία της εξέλιξης είναι το θεμέλιο πάνω στο οποίο χτίζεται όλη η σύγχρονη βιολογία.

Η βασική ιδέα είναι ότι οι οργανισμοί ή τα ζωντανά πράγματα αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου ως αποτέλεσμα της φυσικής επιλογής, η οποία δρα στα γονίδια εντός ενός πληθυσμού. Τα άτομα δεν εξελίσσονται. πληθυσμοί των οργανισμών.

Το υλικό στο οποίο ενεργεί η εξέλιξη είναι το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) που χρησιμεύει ως κληρονομικός φορέας γενετικών πληροφοριών σε όλα τα έμβια όντα στη Γη, από μονοκύτταρα βακτήρια έως φάλαινες και ελέφαντες πολλών τόνων.

Οι οργανισμοί εξελίσσονται ως απάντηση στις περιβαλλοντικές προκλήσεις που διαφορετικά θα απειλούσαν την ικανότητα ενός είδους να επιβιώσει περιορίζοντας την αναπαραγωγική του ικανότητα.

Μία από αυτές τις προκλήσεις είναι, φυσικά, η παρουσία άλλων οργανισμών. Τα αλληλεπιδρώντα είδη όχι μόνο επηρεάζουν το ένα το άλλο σε πραγματικό χρόνο με προφανείς τρόπους (για παράδειγμα, όταν ένας αρπακτικός τέτοιος καθώς ένα λιοντάρι σκοτώνει και τρώει ένα ζώο στο οποίο το θηρεύει), αλλά διαφορετικά είδη μπορούν επίσης να επηρεάσουν την εξέλιξη άλλων είδος.

Αυτό συμβαίνει μέσα από μια ποικιλία ενδιαφέρων μηχανισμών και είναι γνωστό στη γλώσσα της βιολογίας ως συν-εξέλιξη.

Στα μέσα του 1800, ο Charles Darwin και ο Άλφρεντ Γουάλας ανέπτυξε ανεξάρτητα πολύ παρόμοιες εκδοχές της θεωρίας της εξέλιξης, με τη φυσική επιλογή να είναι ο πρωταρχικός μηχανισμός.

Κάθε επιστήμονας πρότεινε ότι οι μορφές ζωής που μετακινούσαν τη Γη σήμερα είχαν εξελιχθεί από πολύ πιο απλά πλάσματα, επιστρέφοντας σε έναν κοινό πρόγονο στην αυγή της ίδιας της ζωής. Αυτή η «αυγή» θεωρείται πλέον ότι ήταν περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη γέννηση του ίδιου του πλανήτη.

Ο Wallace και ο Δαρβίνος τελικά συνεργάστηκαν και το 1858 δημοσίευσαν μαζί τις τότε αμφιλεγόμενες ιδέες τους.

Η εξέλιξη το θέτει πληθυσμοί οργανισμών (όχι ατόμων) αλλάζουν και προσαρμόζονται με την πάροδο του χρόνου ως αποτέλεσμα κληρονόμησεφυσικά και συμπεριφορικά χαρακτηριστικά που μεταβιβάζονται από τον γονέα στον απόγονο, ένα σύστημα γνωστό ως "κάθοδος με τροποποίηση".

Πιο τυπικά, η εξέλιξη είναι μια αλλαγή στη συχνότητα αλληλόμορφων με την πάροδο του χρόνου. αλληλόμορφα είναι εκδόσεις των γονιδίων, επομένως μια μετατόπιση στο ποσοστό ορισμένων γονιδίων στον πληθυσμό (ας πούμε, γονίδια για ένα πιο σκοτεινό το χρώμα της γούνας γίνεται πιο συνηθισμένο και εκείνα για την ελαφρύτερη γούνα που γίνεται αντίστοιχα πιο σπάνιο) αποτελεί εξέλιξη.

Ο μηχανισμός που οδηγεί την εξελικτική αλλαγή είναι ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ως αποτέλεσμα του πίεση επιλογής ή πιέσεις που επιβάλλονται από το περιβάλλον.

ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ είναι ένας από τους πολλούς γνωστούς αλλά βαθιά παρανοημένους όρους στον επιστημονικό κόσμο γενικά και ειδικότερα στον τομέα της εξέλιξης.

Είναι, σε μια βασική έννοια, μια παθητική διαδικασία και ένα θέμα χαζής τύχης. την ίδια στιγμή, δεν είναι απλά «τυχαίο», καθώς πολλοί άνθρωποι φαίνεται να πιστεύουν, αν και το σπόροι φυσικής επιλογής είναι τυχαία. Έχετε μπερδευτεί ακόμα; Μην είσαι.

Οι αλλαγές που συμβαίνουν σε ένα δεδομένο περιβάλλον οδηγούν σε ορισμένα χαρακτηριστικά πλεονεκτικά έναντι άλλων.

Για παράδειγμα, εάν η θερμοκρασία σταδιακά γίνεται πιο κρύα, τα ζώα ενός συγκεκριμένου είδους που έχουν παχύτερο παλτό χάρη στο ευνοϊκά γονίδια είναι πιο πιθανό να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν, αυξάνοντας έτσι τη συχνότητα αυτού του κληρονομικού χαρακτηριστικού στο πληθυσμός.

Σημειώστε ότι αυτή είναι μια διαφορετική πρόταση εντελώς από μεμονωμένα ζώα σε αυτόν τον πληθυσμό που επιβιώνουν επειδή είναι σε θέση να βρουν καταφύγιο μέσω της απόλυτης τύχης ή της εφευρετικότητας. που δεν σχετίζεται με κληρονομικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του παλτού.

Το κρίσιμο συστατικό της φυσικής επιλογής είναι ότι οι μεμονωμένοι οργανισμοί δεν μπορούν απλά να δημιουργήσουν τα απαραίτητα χαρακτηριστικά.

Πρέπει να είναι παρόντα στον πληθυσμό χάρη στις προϋπάρχουσες γενετικές παραλλαγές που με τη σειρά τους προκύπτουν από πιθανές μεταλλάξεις στο DNA σε προηγούμενες γενιές.

Για παράδειγμα, εάν τα χαμηλότερα κλαδιά των φυλλωδών δέντρων γίνονται σταδιακά υψηλότερα από το έδαφος όταν μια ομάδα καμηλοπαρδάλων κατοικεί στην περιοχή, αυτά τα καμηλοπάρδαλα που τυχαίνει να έχουν μακρύτερους λαιμούς θα επιβιώσουν ευκολότερα λόγω της ικανότητάς τους να καλύψουν τις διατροφικές τους ανάγκες και θα αναπαράγονται μεταξύ τους για να μεταδώσουν τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τους μακριούς λαιμούς τους, τα οποία θα γίνουν πιο διαδεδομένα στην τοπική καμηλοπάρδαλη πληθυσμός.

Ο όρος συν-εξέλιξη χρησιμοποιείται για να περιγράψει καταστάσεις στις οποίες δύο ή περισσότερα είδη επηρεάζουν την εξέλιξη του άλλου με αμοιβαίο τρόπο.

Η λέξη "αμοιβαία" είναι υψίστης σημασίας εδώ. Για να είναι η συνεξέταση ακριβής περιγραφή, δεν αρκεί ένα είδος να επηρεάσει την εξέλιξη άλλων ή Άλλοι χωρίς τη δική του εξέλιξη επηρεάζονται επίσης με τρόπο που δεν θα συνέβαινε εάν δεν συνέβαινε είδος.

Κατά κάποιο τρόπο, αυτό είναι διαισθητικό. Δεδομένου ότι όλοι οι οργανισμοί συγκεκριμένα οικοσύστημα (το σύνολο όλων των οργανισμών σε μια καλά καθορισμένη γεωγραφική περιοχή) συνδέονται, είναι λογικό ότι η εξέλιξη ενός από αυτούς θα επηρέαζε την εξέλιξη άλλων με κάποιο τρόπο ή τρόπο.

Συνήθως, ωστόσο, οι μαθητές δεν καλούνται να εξετάσουν την εξέλιξη ενός είδους σε μια διαδραστική τρόπο, και αντ 'αυτού καλούνται να εξετάσουν την αλληλεπίδραση μεταξύ ενός μεμονωμένου είδους και του περιβάλλον.

Ενώ τα αυστηρά φυσικά χαρακτηριστικά των περιβαλλόντων (π.χ. θερμοκρασία, τοπογραφία) σίγουρα αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου, είναι συστήματα που δεν ζουν και ως εκ τούτου δεν εξελίσσονται με τη βιολογική έννοια του λέξη.

Ακούγοντας τον βασικό ορισμό της εξέλιξης, λοιπόν, η συν-εξέλιξη συμβαίνει όταν η εξέλιξη ενός είδους ή η ομάδα επηρεάζει την επιλεκτική πίεση, ή την επιτακτική ανάγκη να εξελιχθεί για να επιβιώσει, ενός άλλου είδους ή ομάδα. Αυτό συμβαίνει συχνότερα με ομάδες που έχουν στενές σχέσεις εντός ενός οικοσυστήματος.

Μπορεί, ωστόσο, να συμβεί σε απομακρυσμένες συγγενείς ομάδες, ως αποτέλεσμα ενός είδους "φαινομένου ντόμινο", καθώς σύντομα θα μάθετε.

Παραδείγματα αλληλεπίδρασης αρπακτικών και θηραμάτων μπορούν να ρίξουν φως σε καθημερινά παραδείγματα συν-εξέλιξης για τα οποία πιθανότατα γνωρίζετε σε κάποιο επίπεδο, αλλά ίσως να μην έχετε εξετάσει ενεργά.

Φυτά εναντίον των ζώων: Εάν ένα φυτικό είδος εξελίσσει μια νέα άμυνα ενάντια σε ένα φυτοφάγο, όπως αγκάθια ή δηλητηριώδεις εκκρίσεις, αυτό προκαλεί νέα πίεση σε αυτό το φυτοφάγο για επιλογή διαφορετικών ατόμων, όπως φυτά που παραμένουν νόστιμα και εύκολα εδώδιμος.

Με τη σειρά τους, αυτά τα πρόσφατα περιζήτητα φυτά, εάν πρόκειται να επιβιώσουν, πρέπει να ξεπεράσουν αυτή τη νέα άμυνα. Επιπλέον, τα φυτοφάγα μπορούν να εξελιχθούν χάρη σε άτομα που τυχαίνει να έχουν χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ανθεκτικά σε τέτοιες άμυνες (π.χ. ανοσία στο εν λόγω δηλητήριο).

Ζώα εναντίον των ζώων: Εάν ένα αγαπημένο θήραμα ενός δεδομένου ζωικού είδους εξελίσσεται ένας νέος τρόπος να ξεφύγει από αυτόν τον αρπακτικό, τον αρπακτικό πρέπει με τη σειρά του να εξελίξει έναν νέο τρόπο για να πιάσει αυτό το θήραμα ή να κινδυνεύσει να πεθάνει αν δεν μπορεί να βρει άλλη πηγή τροφή.

Για παράδειγμα, εάν ένα τσιτάχ δεν μπορεί να ξεπεράσει με συνέπεια τα γαζέλια στο οικοσύστημα του, τελικά θα χαθεί από την πείνα. Ταυτόχρονα, εάν οι γαζέλες δεν μπορούν να ξεπεράσουν τα τσιτάχ, θα πεθάνουν επίσης.

Κάθε ένα από αυτά τα σενάρια (το δεύτερο πιο έντονα) αντιπροσωπεύει ένα κλασικό παράδειγμα μιας εξελικτικής κούρσας όπλων: Καθώς το ένα είδος εξελίσσεται και γίνεται γρηγορότερο ή δυνατότερο με κάποιο τρόπο, το άλλο πρέπει να κάνει το ίδιο ή να κινδυνεύει εξαφάνιση.

Προφανώς, υπάρχει μόνο τόσο γρήγορα που μπορεί να γίνει ένα δεδομένο είδος, έτσι στο τέλος κάτι πρέπει να δώσει και ένα ή περισσότερα από τα εμπλεκόμενα είδη είτε μεταναστεύουν από την περιοχή εάν μπορεί, ή πεθαίνει.

• Σπουδαίος: Η γενική αλληλεπίδραση μεταξύ οργανισμών σε ένα περιβάλλον δεν αποδεικνύει από μόνη της την παρουσία μιας συν-εξελικτικής διαδικασίας. εξάλλου, σχεδόν όλοι οι οργανισμοί σε ένα δεδομένο μέρος αλληλεπιδρούν με κάποιο τρόπο. Αντ 'αυτού, για να καθιερωθεί ένα παράδειγμα συν-εξέλιξης, πρέπει να υπάρχουν οριστικές ενδείξεις ότι η εξέλιξη στη μία έχει πυροδοτήσει την εξέλιξη στην άλλη και αντίστροφα.

Αρπακτικό-θήραμα συν-εξέλιξη σχέσεων: Οι σχέσεις αρπακτικών θηραμάτων είναι καθολικές στον κόσμο. δύο έχουν ήδη περιγραφεί με γενικούς όρους. Έτσι, η αρπαγή και η συν-εξέλιξη των θηραμάτων είναι εύκολο να εντοπιστούν και να επαληθευτούν σε σχεδόν οποιοδήποτε οικοσύστημα.

Τα τσιτάχ και τα γαζέλια είναι ίσως το πιο αναφερόμενο παράδειγμα, ενώ οι λύκοι και το καρίμπου αντιπροσωπεύουν ένα άλλο σε ένα διαφορετικό, πολύ πιο κρύο μέρος του κόσμου.

Ανταγωνιστική συν-εξέλιξη ειδών: Σε αυτόν τον τύπο συν-εξέλιξης, πολλοί οργανισμοί ανταγωνίζονται για τους ίδιους πόρους. Αυτό το είδος συν-εξέλιξης μπορεί να επαληθευτεί με ορισμένες παρεμβάσεις, όπως συμβαίνει με τις σαλαμάνδρες στα Μεγάλα Καπνιστή Όρη των ανατολικών Ηνωμένων Πολιτειών. Όταν ένα Μέθοδος το είδος αφαιρείται, ο πληθυσμός του άλλου αυξάνεται σε μέγεθος και το αντίστροφο.

Αμοιβαία συν-εξέλιξη: Είναι σημαντικό ότι όλες οι μορφές συν-εξέλιξης δεν είναι απαραίτητα επιζήμιες για ένα από τα είδη που εμπλέκονται. Σε αμοιβαίος συν-εξέλιξη, οργανισμοί που βασίζονται ο ένας στον άλλο για κάτι που εξελίσσεται "μαζί" χάρη στην ασυνείδητη συνεργασία - ένα είδος ασταθούς διαπραγμάτευσης ή συμβιβασμού. Αυτό είναι εμφανές με τη μορφή των φυτών και των εντόμων που επικονιάζουν αυτά τα είδη φυτών.

Συνεργασία παρασίτων-ξενιστών: Όταν ένα παράσιτο εισβάλλει σε έναν οικοδεσπότη, το κάνει επειδή απέφυγε τις άμυνες του κεντρικού υπολογιστή εκείνη τη στιγμή. Αλλά αν ο οικοδεσπότης εξελίσσεται με τέτοιο τρόπο ώστε να μην βλάπτεται δραστικά χωρίς να «εκδιώξει» το παράσιτο εντελώς, η συν-εξέλιξη βρίσκεται στο παιχνίδι.

Παράδειγμα αρπακτικών τριών ειδών: Οι σπόροι κώνου πεύκου Lodgepole στα Βραχώδη Όρη τρώγονται τόσο από ορισμένους σκίουρους όσο και από εγκάρσιες μύγες (ένας τύπος πουλιού).

Ορισμένες περιοχές όπου αναπτύσσονται πεύκα καταφύγιο έχουν σκίουρους, οι οποίοι μπορούν εύκολα να τρώνε σπόρους από στενούς κώνους πεύκων (οι οποίοι τείνουν να έχουν περισσότερους σπόρους), αλλά οι διασταυρώσεις, που δεν μπορούν εύκολα να φάνε τους σπόρους από στενούς κώνους πεύκων, δεν παίρνουν τόσο πολύ τρώω.

Άλλες περιοχές έχουν μόνο διασταυρώσεις, και αυτές οι ομάδες πτηνών τείνουν να έχουν έναν από τους δύο τύπους ραμφών. τα πουλιά με πιο ευθεία ράμφη έχουν ευκολότερο χρόνο να αρπάξουν τους σπόρους από στενούς κώνους.

Οι βιολόγοι της άγριας ζωής που μελετούν αυτό το οικοσύστημα υπέθεσαν ότι αν τα δέντρα συνεκτιμήθηκαν βάσει των τοπικών αρπακτικών, οι περιοχές με σκίουρους θα έπρεπε να είχαν αποδώσει ευρύτερα κώνους που ήταν πιο ανοιχτοί με λιγότερους σπόρους να βρεθούν μεταξύ των ζυγών, ενώ οι περιοχές με πουλιά θα έπρεπε να είχαν παχύτερο κλίμακα (δηλαδή, ανθεκτικά στο ράμφος) κώνους.

Αυτό αποδείχθηκε ακριβώς το ίδιο.

Ανταγωνιστικά είδη: Ορισμένες πεταλούδες έχουν εξελιχθεί σε άσχημη γεύση στους αρπακτικούς, έτσι ώστε αυτοί οι θηρευτές να τους αποφεύγουν. Αυτό αυξάνει την πιθανότητα άλλα πεταλούδες που τρώγονται, προσθέτοντας μια μορφή επιλεκτικής πίεσης? Αυτή η πίεση οδηγεί στην εξέλιξη του «μιμητισμού», όπου άλλες πεταλούδες εξελίσσονται ώστε να μοιάζουν με αυτές που έχουν μάθει να αποφεύγουν οι αρπακτικοί.

Ένα άλλο ανταγωνιστικό παράδειγμα είναι η εξέλιξη του βασιλιά φιδιού που μοιάζει σχεδόν με το κοράλλι φίδι. Και οι δύο μπορεί να είναι επιθετικοί απέναντι σε άλλα φίδια, αλλά το κοράλλι φίδι είναι πολύ δηλητηριώδες και όχι εκείνο που οι άνθρωποι θέλουν να είναι κοντά.

Αυτό είναι μάλλον σαν κάποιος που δεν γνωρίζει καράτε, αλλά έχει τη φήμη ότι είναι ειδικός στις πολεμικές τέχνες.

Αμοιβαιότητα: Η συν-εξέλιξη των δέντρων κατά της ακακίας στη Νότια Αμερική είναι ένα αρχέτυπο παράδειγμα αμοιβαίας συν-εξέλιξης.

Τα δέντρα ανέπτυξαν κοίλα αγκάθια στη βάση τους, όπου εκκρίνεται το νέκταρ, πιθανότατα να εμποδίσει τα φυτοφάγα να το τρώνε. Εν τω μεταξύ, τα μυρμήγκια στην περιοχή εξελίχθηκαν για να τοποθετήσουν τις φωλιές τους σε αυτά τα αγκάθια όπου παράγεται το νέκταρ, αλλά δεν καταστρέφουν το δέντρο εκτός από κάποια σχετικά ακίνδυνη κλοπή.

Συνέλιξη ξενιστή-παρασίτου: Τα παράσιτα του γόνου είναι πουλιά που έχουν εξελιχθεί για να γεννήσουν τα αυγά τους σε φωλιές άλλων πουλιών, μετά το οποίο το πουλί που στην πραγματικότητα «κατέχει» τη φωλιά καταλήγει να φροντίζει τους νέους. Αυτό παρέχει στα παράσιτα γεννήτρια δωρεάν φροντίδα παιδιών, αφήνοντάς τους ελεύθερα να αφιερώσουν περισσότερους πόρους στο ζευγάρωμα και στην εύρεση τροφής.

Τα φιλοξενούμενα πουλιά, ωστόσο, τελικά εξελίσσονται με τρόπο που τους επιτρέπει να μάθουν να αναγνωρίζουν πότε ένα μωρό πουλί δεν είναι δικό τους και επίσης να αποφεύγουν την αλληλεπίδραση με παρασιτικά πουλιά εντελώς αν είναι δυνατόν.