Coevoluzione: definizione, tipi ed esempi

Il teoria dell'evoluzione è il fondamento su cui è costruita tutta la biologia moderna.

L'idea centrale è che gli organismi, o esseri viventi, cambiano nel tempo a causa della selezione naturale, che agisce sui geni all'interno di una popolazione. Gli individui non si evolvono; popolazioni di organismi fanno.

Il materiale su cui agisce l'evoluzione è il acido desossiribonucleico (DNA) che funge da vettore ereditario di informazioni genetiche in tutti gli esseri viventi sulla Terra, dai batteri unicellulari alle balene multi-tonnellate e agli elefanti.

Gli organismi si evolvono in risposta a sfide ambientali che altrimenti minaccerebbero la capacità di sopravvivenza di una specie limitando la sua capacità riproduttiva.

Una di queste sfide è, ovviamente, la presenza di altri organismi. Non solo le specie interagenti si influenzano a vicenda in tempo reale in modi ovvi (ad esempio, quando un predatore come come un leone uccide e mangia un animale che preda), ma specie diverse possono influenzare anche l'evoluzione di altre specie.

Ciò avviene attraverso una varietà di meccanismi interessanti ed è noto nel gergo della biologia come coevoluzione.

A metà del 1800, Charles Darwin e Alfred Wallace sviluppato indipendentemente versioni molto simili della teoria dell'evoluzione, con la selezione naturale come meccanismo principale.

Ogni scienziato ha proposto che le forme di vita che vagano oggi sulla Terra si siano evolute da creature molto più semplici, risalendo a un antenato comune agli albori della vita stessa. Si ritiene che quell'"alba" sia stata circa 3,5 miliardi di anni fa, circa un miliardo di anni dopo la nascita del pianeta stesso.

Wallace e Darwin alla fine collaborarono e nel 1858 pubblicarono insieme le loro idee allora controverse.

L'evoluzione postula che popolazioni di organismi (non individui) cambiano e si adattano nel tempo a causa di ereditatocaratteristiche fisiche e comportamentali che vengono tramandate dai genitori ai figli, un sistema noto come "discesa con modificazione".

Più formalmente, l'evoluzione è un cambiamento della frequenza degli alleli nel tempo; alleli sono versioni di geni, quindi uno spostamento nella proporzione di alcuni geni nella popolazione (diciamo, geni per un il colore della pelliccia diventa più comune e quelli per la pelliccia più chiara diventano di conseguenza più rari) costituisce constitute Evoluzione.

Il meccanismo che guida il cambiamento evolutivo è selezione naturale come conseguenza di pressione di selezione o pressioni imposte dall'ambiente.

Selezione naturale è uno dei tanti termini ben noti ma profondamente fraintesi nel mondo della scienza in generale e nel regno dell'evoluzione in particolare.

È, in un certo senso, un processo passivo e una questione di fortuna ottusa; allo stesso tempo, non è semplicemente "casuale", come molte persone sembrano credere, sebbene semi della selezione naturale sono casuali. Confuso ancora? Non essere.

I cambiamenti che si verificano in un dato ambiente portano alcuni tratti a essere vantaggiosi rispetto ad altri.

Ad esempio, se la temperatura diventa gradualmente più fredda, animali di una specie particolare che hanno mantelli più spessi grazie a i geni favorevoli hanno maggiori probabilità di sopravvivere e riprodursi, aumentando così la frequenza di questo tratto ereditario nel popolazione.

Si noti che questa è una proposta completamente diversa dai singoli animali di questa popolazione che sopravvivono perché sono in grado di trovare rifugio per pura fortuna o ingegno; che non è correlato a tratti ereditari relativi alle caratteristiche del mantello.

La componente critica della selezione naturale è che i singoli organismi non possono semplicemente far emergere i tratti necessari.

Devono essere presenti nella popolazione grazie a variazioni genetiche preesistenti che a loro volta derivano da mutazioni casuali del DNA nelle generazioni precedenti.

Ad esempio, se i rami più bassi degli alberi frondosi si sollevano progressivamente da terra quando un gruppo di giraffe abita l'area, quelle giraffe che hanno il collo più lungo sopravviveranno più facilmente perché saranno in grado di soddisfare le loro esigenze nutrizionali e riprodursi tra loro per trasmettere i geni responsabili dei loro lunghi colli, che diventeranno più diffusi nella giraffa locale local popolazione.

Il termine coevoluzione è usato per descrivere situazioni in cui due o più specie influenzano reciprocamente l'evoluzione dell'altra.

La parola "reciproco" è fondamentale qui; perché la coevoluzione sia una descrizione accurata, non è sufficiente che una specie influenzi l'evoluzione di un'altra o altri senza che la sua stessa evoluzione sia anch'essa influenzata in un modo che non si verificherebbe in assenza del co-occorrente specie.

In un certo senso, questo è intuitivo. Poiché tutti gli organismi in un particolare ecosistema (l'insieme di tutti gli organismi in un'area geografica ben definita) sono collegati, ha senso che l'evoluzione di uno di essi influenzi in qualche modo l'evoluzione degli altri.

Di solito, tuttavia, gli studenti non sono invitati a considerare l'evoluzione di una specie in modo interattivo modo, e invece viene chiesto loro di guardare all'interazione tra una singola specie e la sua ambiente.

Mentre le caratteristiche strettamente fisiche degli ambienti (es. temperatura, topografia) certamente cambiano nel tempo, sono sistemi non viventi e quindi non evolvono nel senso biologico del of parola.

Ascoltando la definizione di base dell'evoluzione, quindi, la coevoluzione si verifica quando l'evoluzione di una specie o gruppo influenza la pressione selettiva, o l'imperativo di evolversi per sopravvivere, di un'altra specie o gruppo. Questo accade più spesso con gruppi che hanno stretti rapporti all'interno di un ecosistema.

Può, tuttavia, accadere a gruppi lontani come il risultato di una sorta di "effetto domino", come imparerai presto.

Esempi di interazione predatore e preda possono far luce su esempi quotidiani di coevoluzione di cui probabilmente sei a conoscenza a un certo livello, ma che forse non hai preso in considerazione attivamente.

piante contro animali: Se una specie vegetale sviluppa una nuova difesa contro un erbivoro, come spine o secrezioni velenose, ciò induce un nuova pressione su quell'erbivoro per selezionare per individui diversi, come piante che rimangono gustose e prontamente commestibile.

A loro volta, queste nuove piante ricercate, se vogliono sopravvivere, devono superare quella nuova difesa; inoltre, gli erbivori possono evolvere grazie a individui che hanno caratteristiche che li rendono resistenti a tali difese (es. immunità al veleno in questione).

Animali contro animali: Se una preda preferita di una determinata specie animale si evolve in un nuovo modo per sfuggire a quel predatore, il predatore deve a sua volta evolvere in un nuovo modo per catturare quella preda o rischiare di morire se non riesce a trovare un'altra fonte di cibo.

Ad esempio, se un ghepardo non riesce a superare costantemente le gazzelle nel suo ecosistema, alla fine morirà di fame; allo stesso tempo, se le gazzelle non possono superare i ghepardi, anche loro moriranno.

Ciascuno di questi scenari (il secondo più netto) rappresenta un classico esempio di corsa agli armamenti evolutiva: Quando una specie si evolve e diventa in qualche modo più veloce o più forte, l'altra deve fare lo stesso o rischiare estinzione.

Ovviamente, una data specie può diventare così velocemente, quindi alla fine qualcosa deve dare e una o più delle specie coinvolte o migra dall'area se può, o muore.

• Importante: L'interazione generale tra organismi in un ambiente non stabilisce di per sé la presenza di un processo coevolutivo; dopotutto, quasi tutti gli organismi in un dato luogo interagiscono in qualche modo. Invece, per stabilire un esempio di coevoluzione, devono esistere prove definitive che l'evoluzione nell'uno abbia innescato l'evoluzione nell'altro e viceversa.

Predatore-preda coevoluzione relazionale: Le relazioni predatore-preda sono universali in tutto il mondo; due sono già stati descritti in termini generali. La coevoluzione predatore e preda è quindi facile da individuare e verificare in quasi tutti gli ecosistemi.

Ghepardi e gazzelle sono forse l'esempio più citato, mentre lupi e caribù ne rappresentano un altro in una parte diversa e molto più fredda del mondo.

Coevoluzione delle specie competitive: In questo tipo di coevoluzione, più organismi si contendono le stesse risorse. Questo tipo di coevoluzione può essere verificato con alcuni interventi, come nel caso delle salamandre nelle Great Smoky Mountains degli Stati Uniti orientali. Quando uno pletodonte la specie viene rimossa, la popolazione dell'altra aumenta di dimensioni e viceversa.

Coevoluzione mutualistica: È importante sottolineare che non tutte le forme di coevoluzione sono necessariamente dannose per una delle specie coinvolte. Nel mutualistico coevoluzione, organismi che si affidano l'uno all'altro per qualcosa evolvono "insieme" grazie alla cooperazione inconscia, una sorta di negoziazione o compromesso non dichiarato. Ciò è evidente sotto forma di piante e insetti che impollinano quelle specie vegetali.

Coevoluzione ospite-parassita: Quando un parassita invade un ospite, lo fa perché ha schivato le difese dell'ospite in quel momento. Ma se l'ospite si evolve in modo tale da non essere danneggiato drasticamente senza "sfrattare" il parassita del tutto, la coevoluzione è in gioco.

Esempio di preda-predatore di tre specie: I semi di pigna Lodgepole nelle Montagne Rocciose vengono mangiati sia da alcuni scoiattoli che da crociere (un tipo di uccello).

Alcune aree dove crescono i pini lodgepole hanno scoiattoli, che possono facilmente mangiare semi da pigne strette (che tendono a hanno più semi), ma le crociere, che non possono facilmente mangiare i semi dalle pigne strette, non arrivano tanto a mangiare.

Altre aree hanno solo crociere e questi gruppi di uccelli tendono ad avere uno dei due tipi di becco; gli uccelli con il becco più dritto hanno più facilità ad afferrare i semi dai coni stretti.

I biologi della fauna selvatica che studiano questo ecosistema hanno ipotizzato che se gli alberi si fossero coevoluti in base ai predatori locali, le aree con gli scoiattoli avrebbero dovuto produrre più ampie coni che erano più aperti con meno semi tra le scaglie, mentre le aree con uccelli avrebbero dovuto produrre scaglie più spesse (cioè resistenti al becco) coni.

Questo si è rivelato esattamente il caso.

Specie competitive: Alcune farfalle si sono evolute per avere un cattivo sapore per i predatori in modo che quei predatori le evitino. Ciò aumenta la probabilità di altro farfalle che vengono mangiate, aggiungendo una forma di pressione selettiva; questa pressione porta all'evoluzione del "mimetismo", in cui altre farfalle si evolvono per assomigliare a quelle che i predatori hanno imparato a evitare.

Un altro esempio di specie competitiva è l'evoluzione del serpente reale per assomigliare quasi esattamente al serpente corallo. Entrambi possono essere aggressivi nei confronti di altri serpenti, ma il serpente corallo è altamente velenoso e non uno che gli umani vogliono avere intorno.

Questo è un po' come qualcuno che non conosce il karate, ma ha la reputazione di essere un esperto di arti marziali.

mutualismo: La coevoluzione dell'albero di acacia in Sud America è un esempio archetipico di coevoluzione mutualistica.

Gli alberi sviluppavano spine cave alla loro base, dove viene secreto il nettare, probabilmente per impedire agli erbivori di mangiarlo; nel frattempo, le formiche della zona si sono evolute per collocare i loro nidi in queste spine dove viene prodotto il nettare, ma non danneggiano l'albero a parte qualche furto relativamente innocuo.

Coevoluzione ospite-parassita: I parassiti della covata sono uccelli che si sono evoluti per deporre le uova in nidi di altri uccelli, dopodiché l'uccello che effettivamente "possiede" il nido finisce per prendersi cura dei piccoli. Ciò offre ai parassiti della covata un'assistenza all'infanzia gratuita, lasciandoli liberi di dedicare più risorse all'accoppiamento e alla ricerca di cibo.

Gli uccelli ospiti, tuttavia, alla fine si evolvono in un modo che consente loro di imparare a riconoscere quando un uccellino non è il loro, e anche di evitare del tutto di interagire con gli uccelli parassiti, se possibile.