Coevolution: määratlus, tüübid ja näited

The evolutsiooniteooria on kogu kaasaegse bioloogia aluseks olev alus.

Põhiidee on see, et organismid või elusolendid muutuvad aja jooksul loodusliku valiku tagajärjel, mis toimib populatsiooni sees olevatele geenidele. Üksikisikud ei arene; populatsioonid organismidest teeb.

Materjal, millel evolutsioon toimib, on desoksüribonukleiinhape (DNA), mis on pärilik geneetilise teabe kandja kõigis Maa elusolendites, alates üherakulistest bakteritest kuni mitmetonniste vaalade ja elevantideni.

Organismid arenevad vastusena keskkonnaprobleemidele, mis muidu ohustaksid liigi ellujäämisvõimet, piirates tema paljunemisvõimet.

Üks neist väljakutsetest on loomulikult teiste organismide olemasolu. Mitte ainult ei mõjuta vastastikmõjus olevad liigid üksteist reaalajas ilmselgelt (näiteks kui kiskja seda teeb kui lõvi tapab ja sööb looma, keda ta röövib), kuid erinevad liigid võivad mõjutada ka teiste arengut liigid.

See toimub mitmesuguste huvitavate mehhanismide kaudu ja bioloogiakeeles on see tuntud kui kaasrevolutsioon.

1800. aastate keskel Charles Darwin ja Alfred Wallace arendas iseseisvalt evolutsiooniteooria väga sarnaseid versioone, kusjuures esmane mehhanism oli looduslik valik.

Iga teadlane pakkus välja, et tänapäeval Maal liikuvad eluvormid on välja arenenud palju lihtsamatest olenditest, kes on tagasi jõudnud oma elu koidikul ühise esivanemani. See "koit" on nüüdseks mõistetud umbes 3,5 miljardit aastat tagasi, umbes miljard aastat pärast planeedi enda sündi.

Wallace ja Darwin tegid lõpuks koostööd ja avaldasid 1858. aastal koos oma tollal vaieldavad ideed.

Evolutsioon väidab seda populatsioonid organismide (mitte üksikisikute) mõju aja jooksul muutub ja kohaneb päritudfüüsilised ja käitumuslikud omadused mis antakse edasi vanematelt järglastele, süsteem, mida tuntakse kui "modifikatsiooniga laskumist".

Vormiliselt on evolutsioon alleeli sageduse muutus ajas; alleelid on geenide versioonid, seega teatud geenide osakaalu muutus populatsioonis (näiteks tumedama geeni jaoks) karusnaha värv muutub üha tavalisemaks ja heledama karusnaha värv vastavalt muutub haruldasemaks) evolutsioon.

Evolutsioonilisi muutusi juhtiv mehhanism on looduslik valik tulemusena valikurõhk või keskkonna poolt avaldatav surve.

Looduslik valik on üks paljudest teadusmaailmas hästi tuntud, kuid sügavalt valesti mõistetud terminitest ja eriti evolutsioonivaldkonnas.

Põhimõtteliselt on see passiivne protsess ja lolli õnne küsimus; samal ajal pole see lihtsalt "juhuslik", nagu paljud inimesed näivad uskuvat, kuigi seemned loodusliku valiku juhuslikud. Segaduses veel? Ära ole.

Teatud keskkonnas toimuvad muutused toovad teatud tunnused teiste ees eelise.

Näiteks kui temperatuur muutub järk-järgult jahedamaks, siis on mõne konkreetse liigi loomad, kellel on tänu sellele paksem karvkate soodsad geenid jäävad tõenäoliselt ellu ja paljunevad, suurendades seeläbi selle päriliku tunnuse esinemissagedust elanikkonnast.

Pange tähele, et see on täiesti erinev väide selle populatsiooni üksikute loomade ellujäämisest, kuna nad suudavad pelgalt õnne või leidlikkuse kaudu peavarju leida; mis pole seotud mantli omadustega seotud pärilike tunnustega.

Loodusliku valiku kriitiline komponent on see, et üksikud organismid ei saa lihtsalt vajalikke tunnuseid eksisteerida.

Nad peavad populatsioonis esinema tänu olemasolevatele geneetilistele variatsioonidele, mis omakorda tulenevad varasemate põlvkondade DNA juhuslikest mutatsioonidest.

Näiteks kui lehtpuude madalaimad oksad tõusevad maapinnast järk-järgult kõrgemale, kui piirkonnas elab kaelkirjakute rühm, need kaelkirjakud, kellel juhtub olema pikem kael, jäävad oma toitumisvajaduste rahuldamiseks kergemini ellu ja nad paljunevad üksteisega, et anda edasi nende pika kaela eest vastutavad geenid, mis levivad kohalikus kaelkirjakus üha enam elanikkonnast.

Termin kaasrevolutsioon kasutatakse kirjeldamaks olukordi, kus kaks või enam liiki mõjutavad üksteise arengut vastastikusel viisil.

Sõna "vastastikune" on siin esmatähtis; selleks, et koevolutsioon oleks täpne kirjeldus, ei piisa sellest, kui üks liik mõjutab teiste või ka teisi, ilma omaenda evolutsioonita, mõjutatakse nii, et seda ei juhtuks samaaegse toimumise puudumisel liigid.

Mõnes mõttes on see intuitiivne. Kuna kõik organismid konkreetses ökosüsteem (kõigi täpselt määratletud geograafilises piirkonnas asuvate organismide kogum) on ühendatud, on mõistlik, et ühe neist areng mõjutaks mingil viisil või viisil teiste arengut.

Tavaliselt ei kutsuta õpilasi siiski interaktiivses liigi arengut arvesse võtma ja selle asemel palutakse neil uurida ühe liigi ja tema koosmõju keskkond.

Kuigi keskkondade ranged füüsikalised omadused (nt temperatuur, topograafia) kindlasti muutuvad ajas, nad ei ole elavad süsteemid ja ei arene seega bioloogilises tähenduses sõna.

Kuulates evolutsiooni põhimääratlust, toimub koevolutsioon siis, kui ühe liigi evolutsioon või rühm mõjutab teise liigi või liigi valikulist survet või ellujäämiseks arenemise tingimist Grupp. Seda juhtub kõige sagedamini rühmadega, kellel on ökosüsteemis lähedased suhted.

See võib aga juhtuda kaugelt seotud rühmadega mingi "doominoefekti" tagajärjel, nagu varsti teada saate.

Röövloomade ja saakloomade vastastikuse mõju näited võivad valgustada igapäevaseid näiteid koevolutsioonist, millest olete tõenäoliselt mingil tasandil teadlik, kuid mida te pole ehk aktiivselt kaalunud.

Taimed vs. loomad: Kui taimeliigil tekib uus kaitse taimtoiduliste, näiteks okkade või mürgiste eritiste vastu, kutsub see uus surve sellele taimtoidulisele loomale, et valida välja erinevad isendid, näiteks taimed, mis jäävad maitsvad ja hõlpsalt püsima söödav.

Omakorda peavad need äsjaotsitud taimed ellujäämiseks ületama selle uue kaitse; lisaks võivad taimtoidulised areneda tänu isikutele, kellel on juhtumisi omadusi, mis muudavad nad sellise kaitse vastu (nt immuunsus kõnealuse mürgi suhtes).

Loomad vs. loomad: Kui konkreetse loomaliigi lemmiksaak areneb selle kiskja, kiskja, eest pääsemiseks uus viis peab omakorda välja töötama uue viisi selle saagi tabamiseks või riskida surmaga, kui ta ei leia muud selle allikat toit.

Näiteks kui gepard ei suuda oma ökosüsteemis pidevalt gaselle ületada, hukkub ta lõpuks näljas; samal ajal, kui gasellid ei suuda gepardeid ületada, surevad ka nemad.

Kõik need stsenaariumid (teine ​​veelgi teravam) kujutavad endast evolutsioonilise võidurelvastumise klassikalist näidet: Kui üks liik areneb ja muutub mingil viisil kiiremaks või tugevamaks, peab teine ​​tegema sama või riskima väljasuremine.

Ilmselgelt on konkreetse liigi muutumine ainult nii kiire, et lõpuks peab midagi andma ja üks või mitu kaasatud liiki kas rändab piirkonnast, kui see on võimalik, või ta sureb.

• Tähtis: Organismide üldine vastastikmõju keskkonnas ei tõesta iseenesest koevolutsioonilise protsessi olemasolu; ju suhtlevad peaaegu kõik antud koha organismid mingil moel. Selle asemel, et luua ühisrevolutsiooni näide, peavad olema lõplikud tõendid selle kohta, et evolutsioon ühes on vallandanud evolutsiooni teises ja vastupidi.

Kiskja-saak suhte koevolutsioon: Kiskja-saaklooma suhted on kogu maailmas universaalsed; kahte on juba üldsõnaliselt kirjeldatud. Röövloomade ja saakloomade koevolutsiooni on seega lihtne leida ja kontrollida peaaegu igas ökosüsteemis.

Gepardid ja gasellid on ehk enim tsiteeritud näide, samas kui hundid ja karibu esindavad teist maailma erinevas, palju külmemas osas.

Võistlusliikide ühisareng: Seda tüüpi koevolutsioonis võistlevad mitmed organismid samade ressursside pärast. Sellist kaasrevolutsiooni saab kontrollida teatud sekkumistega, nagu näiteks salamandrite puhul Ameerika Ühendriikide idaosas asuvates Suurtes Suitsumägedes. Kui üks Plethodon liik eemaldatakse, teise populatsioon kasvab ja vastupidi.

Vastastikune ühisrevolutsioon: Oluline on see, et kõik koevolutsiooni vormid ei kahjusta tingimata ühte kaasatud liiki. Sisse vastastikune koevolutsioon, organismid, mis millekski üksteisele toetuvad, arenevad tänu teadvustamata koostööle - omamoodi teatamata läbirääkimistele või kompromissidele - koos. See ilmneb taimede ja neid taimeliike tolmeldavate putukate kujul.

Parasiidi ja peremeesorganismi samaaegne areng Kui parasiit tungib hostisse, teeb ta seda seetõttu, et on sel ajahetkel pääsenud hosti kaitsest. Kuid kui peremees areneb nii, et ilma parasiidi otsest väljatõstmist teda drastiliselt ei kahjustata, on mängus koevolutsioon.

Kolme liigi kiskja-saak näide: Kaljumägede männikäbide seemneid söövad Kaljumägedes nii teatud oravad kui ka ristnokad (teatud tüüpi linnud).

Mõnes piirkonnas, kus lodgepole männid kasvavad, on oravad, kes võivad kitsastest männikäbidest (mis kipuvad on rohkem seemneid), kuid ristnokad, mis ei suuda kitsastest käbidest seemneid lihtsalt ära süüa, ei jõua nii palju sööma.

Teistel aladel on ainult ristnokad ja nendel linnugruppidel on tavaliselt üks kahest nokatüübist; sirgema nokaga lindudel on lihtsam kitsastest käbidest seemneid välja haarata.

Seda ökosüsteemi uurivad eluslooduse bioloogid oletasid, et kui puud jagunevad kohalike kiskjate põhjal, oleksid oravatega alad pidanud andma laiemat käbid, mis olid avatumad, kaalude hulgas oli vähem seemneid, kusjuures lindudega alad oleksid pidanud andma paksema kestaga (s.o nokakindlad) käbid.

See osutus täpselt nii.

Võistlusliigid: Teatud liblikad on arenenud kiskjatele halvaks maitsmiseks, nii et need kiskjad neid väldivad. See suurendab tõenäosust muud liblikate söömine, lisades selektiivse rõhu vormi; see surve viib "miimika" arenguni, kus teised liblikad arenevad välja nii, et kiskjad on õppinud neid vältima.

Teine konkureeriv liikide näide on kuningmao areng peaaegu täpselt korallmao välimusega. Mõlemad võivad olla teiste madude suhtes agressiivsed, kuid korallimadu on väga mürgine ja mitte selline, mille läheduses inimesed tahaksid olla.

See on pigem selline, nagu keegi ei teaks karatet, kuid oleks võitluskunstide asjatundja maine.

Vastastikusus: Lõuna-Ameerika sipelgapuude ühisrevolutsioon on arhetüüpne näide vastastikuse koevolutsioonist.

Puudel tekkisid nende aluses õõnsad okkad, kuhu sekreteeritakse nektarit, mis takistab rohusööjatel seda söömast; vahepeal arenesid selle piirkonna sipelgad oma pesade paigutamiseks nendesse okkadesse, kus toodetakse nektarit, kuid ei kahjusta puud, välja arvatud mõned suhteliselt kahjutud vargad.

Peremees-parasiidi koevolutsioon: Haudeparasiidid on linnud, kes on arenenud munema teiste lindude pesadesse, mille järel pesa tegelikult "omav" lind poegade eest hoolitseb. See annab haudeparasiitidele tasuta lastehoiu, jättes neile vabaduse pühendada rohkem ressursse paaritumiseks ja toidu leidmiseks.

Peremeeslinnud arenevad lõpuks siiski viisil, mis võimaldab neil õppida ära tundma, kui linnupoeg pole tema enda oma, ja võimaluse korral vältima ka parasiit-lindudega suhtlemist.