Koevolucija: definicija, vrste i primjeri

The teorija evolucije je temelj na kojem se gradi cijela moderna biologija.

Suština je da se organizmi ili živa bića vremenom mijenjaju kao rezultat prirodne selekcije koja djeluje na gene unutar populacije. Pojedinci se ne razvijaju; populacije organizama.

Materijal na koji evolucija djeluje je deoksiribonukleinska kiselina (DNA) koji služi kao nasljedni nosač genetskih informacija u svim živim bićima na Zemlji, od jednoćelijskih bakterija do višetonskih kitova i slonova.

Organizmi se razvijaju kao odgovor na ekološke izazove koji bi inače ugrozili sposobnost vrste da preživi ograničavajući njezinu reproduktivnu sposobnost.

Jedan od tih izazova je, naravno, prisutnost drugih organizama. Ne samo da vrste koje djeluju međusobno utječu jedna na drugu u stvarnom vremenu na očigledne načine (na primjer, kada je grabežljivac takav kao što lav ubija i jede životinju koju lovi), ali različite vrste također mogu utjecati na evoluciju drugih vrsta.

To se događa kroz niz zanimljivih mehanizama, a u biološkom jeziku poznato je kao koevolucija.

Sredinom 1800-ih Charles Darwin i Alfred Wallace neovisno razvio vrlo slične verzije teorije evolucije, s primarnim mehanizmom prirodne selekcije.

Svaki je znanstvenik pretpostavio da su se životni oblici koji lutaju Zemljom danas razvili iz daleko jednostavnijih stvorenja, vraćajući se zajedničkom pretku u osvit samog života. Sada se podrazumijeva da je ta "zora" bila prije oko 3,5 milijarde godina, otprilike milijardu godina nakon rođenja samog planeta.

Wallace i Darwin na kraju su surađivali i 1858. godine zajedno objavili svoje tada kontroverzne ideje.

Evolucija to postavlja populacije organizama (a ne jedinki) mijenjaju se i prilagođavaju tijekom vremena kao rezultat naslijeđenatjelesne i bihevioralne karakteristike koji se prenose s roditelja na potomstvo, sustav poznat kao "spuštanje s preinakom".

Formalnije, evolucija je promjena frekvencije alela tijekom vremena; alela su inačice gena, pa je promjena udjela određenih gena u populaciji (recimo geni za tamnije boja krzna postaje sve češća, a one za svjetlije krzno postaju odgovarajuće rjeđe) evolucija.

Mehanizam koji pokreće evolucijske promjene je prirodni odabir kao rezultat selekcijski pritisak ili pritisci koje nameće okolina.

Prirodni odabir jedan je od mnogih dobro poznatih, ali duboko pogrešno shvaćenih pojmova u svijetu znanosti općenito, a posebno u području evolucije.

To je u osnovnom smislu pasivan proces i stvar glupe sreće; istodobno, to nije jednostavno "slučajno", kako izgleda da mnogi ljudi vjeruju, iako sjemenke prirodnog odabira su slučajni. Zbunjeni ste već? Nemoj biti.

Promjene koje se događaju u određenom okruženju dovode do toga da određene osobine imaju prednost nad drugima.

Na primjer, ako temperatura postupno postaje hladnija, životinje određene vrste koje imaju deblje dlake zahvaljujući povoljni geni imaju veću vjerojatnost da će preživjeti i razmnožavati se, povećavajući tako učestalost ove nasljedne osobine u populacija.

Imajte na umu da je ovo potpuno drugačiji prijedlog od pojedinih životinja koje su preživjele jer populacija može pronaći utočište pukom srećom ili domišljatošću; koji nije povezan sa nasljednim osobinama koje se odnose na karakteristike dlake.

Kritična komponenta prirodne selekcije je da pojedinačni organizmi ne mogu jednostavno postići potrebne osobine.

Moraju biti prisutni u populaciji zahvaljujući već postojećim genetskim varijacijama koje pak proizlaze iz slučajnih mutacija DNK u ranijim generacijama.

Na primjer, ako najniže grane lisnatog drveća postaju sve više od tla kad skupina žirafa naseljava to područje, one žirafe kojima se dogodi da imaju duži vrat lakše će preživjeti zahvaljujući tome što će moći zadovoljiti svoje prehrambene potrebe, i oni će razmnožavati se međusobno kako bi prenijeli gene odgovorne za njihov dugi vrat, koji će postati rašireniji u lokalnoj žirafi populacija.

Uvjet koevolucija koristi se za opisivanje situacija u kojima dvije ili više vrsta međusobno utječu na evoluciju.

Riječ "uzajamnost" ovdje je najvažnija; da bi koevolucija bila točan opis, nije dovoljno da jedna vrsta utječe na evoluciju druge ili na druge bez vlastite evolucije također utjecati na način koji se ne bi dogodio u odsutnosti istodobne pojave vrsta.

Na neki je način ovo intuitivno. Budući da svi organizmi u određenoj ekosustav (skup svih organizama u dobro definiranom zemljopisnom području) povezani su, ima smisla da bi evolucija jednog od njih na neki način ili na neki način utjecala na evoluciju drugih.

Međutim, obično se studente ne poziva da u interakciji razmotre evoluciju vrste i umjesto toga od njih se traži da pogledaju međusobno djelovanje pojedine vrste i njezine vrste okoliš.

Iako strogo fizičke karakteristike okruženja (npr. Temperatura, topografija) svakako mijenjaju se s vremenom, oni su neživi sustavi i stoga se ne razvijaju u biološkom smislu riječ.

Slušajući osnovnu definiciju evolucije, onda se koevolucija događa kada evolucija jedne vrste ili skupina utječe na selektivni pritisak ili imperativ evolucije kako bi preživjela, druge vrste ili skupina. To se najčešće događa s grupama koje imaju bliske odnose unutar ekosustava.

Međutim, to se može dogoditi udaljenim srodnim skupinama kao rezultat svojevrsnog "domino efekta", kako ćete uskoro saznati.

Primjeri interakcije grabežljivca i plijena mogu rasvijetliti svakodnevne primjere koevolucije koji ste vjerojatno svjesni na nekoj razini, ali možda ih niste aktivno razmatrali.

Biljke vs. životinje: Ako biljna vrsta razvije novu obranu od biljojeda, poput trnja ili otrovnih izlučevina, to uzrokuje novi pritisak na tog biljojeda da se odabere za različite jedinke, poput biljaka koje ostaju ukusne i spremne jestiva.

Zauzvrat, ove novotražene biljke, ako žele preživjeti, moraju prevladati tu novu obranu; uz to, biljojedi mogu evoluirati zahvaljujući jedinkama koje slučajno imaju osobine koje ih čine otpornima na takvu obranu (npr. imunitet na dotični otrov).

Životinje vs. životinje: Ako omiljeni plijen određene životinjske vrste razvije novi način bijega od tog grabežljivca, grabežljivca mora zauzvrat razviti novi način da uhvati taj plijen ili riskira odumiranje ako ne može pronaći drugi izvor hrana.

Na primjer, ako gepard ne može dosljedno nadmašiti gazele u svom ekosustavu, u konačnici će stradati od gladi; istodobno, ako gazele ne mogu nadmašiti geparde, i oni će odumrijeti.

Svaki od ovih scenarija (drugi, oštrije) predstavlja klasični primjer evolucijske utrke u naoružanju: Kako se jedna vrsta razvija i na neki način postaje brža ili jača, druga mora učiniti isto ili riskirati izumiranje.

Očito je da određena vrsta može postati toliko brza, pa na kraju nešto mora dati i jedna ili više uključenih vrsta migrira s područja ako može ili odumire.

• Važno: Opća interakcija između organizama u okolini sama po sebi ne utvrđuje prisutnost koevolucijskog procesa; uostalom, gotovo svi organizmi na određenom mjestu na neki način međusobno djeluju. Umjesto toga, da bi se uspostavio primjer koevolucije, moraju postojati konačni dokazi da je evolucija u jednoj pokrenula evoluciju u drugoj i obratno.

Predator-plijen koevolucija odnosa: Odnosi grabljivica i plijen univerzalni su širom svijeta; dva su već opisana općenito. Koevoluciju predatora i plijena tako je lako pronaći i provjeriti u gotovo bilo kojem ekosustavu.

Gepardi i gazele možda su najcitiraniji primjer, dok vukovi i karibuje predstavljaju još jedan u drugačijem, daleko hladnijem dijelu svijeta.

Koevolucija konkurentnih vrsta: U ovoj vrsti koevolucije, više se organizama bori za iste resurse. Ova vrsta koevolucije može se provjeriti određenim intervencijama, kao što je slučaj s daždevnjacima u Velikim zadimljenim planinama na istoku Sjedinjenih Država. Kad jedan Plethodon vrsta uklanja, populacija druge raste u veličini i obrnuto.

Mutualistička koevolucija: Važno je da nisu svi oblici koevolucije nužno štetni za jednu od uključenih vrsta. U uzajamni koevolucija, organizmi koji se oslanjaju jedni na druge evoluiraju "zajedno" zahvaljujući nesvjesnoj suradnji - svojevrsnom nesloženom pregovaranju ili kompromisu. To je vidljivo u obliku biljaka i insekata koji oprašuju te biljne vrste.

Koevolucija parazita i domaćina: Kad parazit napadne domaćina, čini to jer je izbjegao obranu domaćina u tom trenutku. Ali ako se domaćin razvija na način da mu se drastično ne nanese šteta bez da se parazit "istjera", koevolucija je u igri.

Primjer grabežljivca-plijena tri vrste: Sjeme šišarki bora Lodgepoke u Stjenovitom gorju jedu i određene vjeverice i križaljke (vrsta ptica).

Neka područja u kojima rastu borovi lodgepole imaju vjeverice, koje lako mogu pojesti sjeme iz uskih češera (koji imaju tendenciju da imaju više sjemena), ali križaljke, koje ne mogu lako pojesti sjeme iz uskih češera, nemaju toliko jesti.

Ostala područja imaju samo poprečne biljke, a ove skupine ptica imaju jedan od dva tipa kljuna; ptice s pravilnijim kljunovima lakše grabe sjeme iz uskih čunjeva.

Biolozi divljih životinja koji proučavaju ovaj ekosustav pretpostavili su da bi se, ako se drveće koevolviralo na temelju lokalnih grabežljivaca, područja s vjevericama trebala roditi šire čunjevi koji su bili otvoreniji s manje sjemena među ljuskama, dok su područja s pticama trebala dati gušće ljuske (tj. otporne na kljun) čunjevi.

To se pokazalo upravo tako.

Natjecateljske vrste: Određeni leptiri evoluirali su tako da imaju loš okus predatora tako da ih ti grabežljivci izbjegavaju. To povećava vjerojatnost za drugo leptiri koji se jedu, dodajući oblik selektivnog pritiska; ovaj pritisak dovodi do evolucije "mimike", u kojoj se drugi leptiri razvijaju tako da izgledaju poput onih koje su grabežljivci naučili izbjegavati.

Sljedeći primjer konkurentske vrste je evolucija kraljevske zmije koja izgleda gotovo točno poput zmije koralja. Obje mogu biti agresivne prema drugim zmijama, ali koraljna zmija vrlo je otrovna i nije ona koja ljudi žele biti u blizini.

Ovo je prije poput nekoga tko ne zna karate, ali ima reputaciju stručnjaka za borilačke vještine.

Mutualizam: Koevolucija drveća akacije u Južnoj Americi arhetipski je primjer uzajamne koevolucije.

Drveće je razvilo šuplje trnje u osnovi, gdje se luči nektar, koji će vjerojatno spriječiti biljojede da ga pojedu; u međuvremenu, mravi na tom području evoluirali su kako bi smjestili svoja gnijezda u tim bodljama gdje se stvara nektar, ali ne oštećuju stablo osim neke relativno bezazlene krađe.

Koevolucija domaćin-parazit: Paraziti legla su ptice koje su evoluirale da polože svoja jaja u gnijezda drugih ptica, nakon čega ptica koja zapravo "posjeduje" gnijezdo završi brinući se o mladima. To parazitima legla omogućuje besplatnu brigu o djeci, ostavljajući im slobodu da više sredstava posvete parenju i pronalaženju hrane.

Ptice domaćini, međutim, na kraju evoluiraju na način koji im omogućuje da nauče prepoznati kada djetešce nije njihovo vlastito, a također i da izbjegnu interakciju s parazitskim pticama ako je moguće.