Coevolution: definisjon, typer og eksempler

De evolusjonsteori er grunnlaget som all moderne biologi bygger på.

Kjernetanken er at organismer, eller levende ting, endres over tid som et resultat av naturlig seleksjon, som virker på gener i en populasjon. Enkeltpersoner utvikler seg ikke; populasjoner av organismer gjør.

Materialet som evolusjonen virker på er deoksyribonukleinsyre (DNA) som fungerer som den arvelige bæreren av genetisk informasjon i alle levende ting på jorden, fra encellede bakterier til flertons hvaler og elefanter.

Organismer utvikler seg som svar på miljøutfordringer som ellers ville true en arts evne til å overleve ved å begrense reproduksjonskapasiteten.

En av disse utfordringene er selvfølgelig tilstedeværelsen av andre organismer. Ikke bare påvirker samvirkende arter hverandre i sanntid på åpenbare måter (for eksempel når et rovdyr slikt når en løve dreper og spiser et dyr den bytter på), men forskjellige arter kan også påvirke utviklingen av andre arter.

Dette skjer gjennom en rekke interessante mekanismer og er kjent i biologispråket som samevolusjon.

På midten av 1800-tallet, Charles Darwin og Alfred Wallace utviklet uavhengig veldig like versjoner av evolusjonsteorien, med naturlig utvalg som den primære mekanismen.

Hver forsker foreslo at livsformene som drev jorden rundt i dag, hadde utviklet seg fra langt enklere skapninger og gikk tilbake til en felles forfader ved begynnelsen av selve livet. Det er nå forstått at "daggry" har vært for omtrent 3,5 milliarder år siden, omtrent en milliard år etter fødselen av selve planeten.

Wallace og Darwin samarbeidet etter hvert, og i 1858 publiserte de da kontroversielle ideene sammen.

Evolusjon utgjør det populasjoner av organismer (ikke individer) endres og tilpasser seg over tid som et resultat av arvetfysiske og atferdsmessige egenskaper som overføres fra foreldre til avkom, et system kjent som "nedstigning med modifikasjon."

Mer formelt er evolusjon en endring i allelfrekvensen over tid; alleler er versjoner av gener, så et skifte i andelen av visse gener i befolkningen (for eksempel gener for mørkere pelsfarge blir mer vanlig og de for lettere pels blir tilsvarende sjeldnere) utgjør utvikling.

Mekanismen som driver evolusjonsendring er naturlig utvalg som et resultat av utvalgstrykk eller press påført av miljøet.

Naturlig utvalg er en av mange kjente, men dypt misforståtte begreper i vitenskapen verden generelt og i evolusjonens rike spesielt.

I grunnleggende forstand er det en passiv prosess og et spørsmål om dumt hell; samtidig er det ikke bare "tilfeldig", slik mange ser ut til å tro, selv om frø av naturlig utvalg er tilfeldige. Forvirret ennå? Ikke vær.

Endringer som skjer i et gitt miljø fører til at visse egenskaper er fordelaktige fremfor andre.

For eksempel, hvis temperaturen gradvis blir kaldere, dyr av en bestemt art som har tykkere strøk takket være gunstige gener er mer sannsynlig å overleve og reprodusere, og øke frekvensen av denne arvelige egenskapen i befolkning.

Merk at dette er et annet forslag helt fra individuelle dyr i denne populasjonen som overlever fordi de er i stand til å finne ly gjennom ren flaks eller oppfinnsomhet; som ikke er relatert til arvelige egenskaper som gjelder pelsegenskaper.

Den kritiske komponenten av naturlig seleksjon er at individuelle organismer ikke bare kan oppnå de nødvendige egenskapene.

De må være til stede i befolkningen takket være eksisterende genetiske variasjoner som igjen følger av tilfeldige mutasjoner i DNA i tidligere generasjoner.

For eksempel, hvis de laveste grenene av grønne trær blir stadig høyere fra bakken når en gruppe giraffer bor i området, de giraffene som tilfeldigvis har lengre hals, vil overleve lettere på grunn av å kunne dekke deres ernæringsmessige behov, og de vil reprodusere med hverandre for å videreføre genene som er ansvarlige for deres lange hals, noe som vil bli mer utbredt i den lokale giraffen befolkning.

Begrepet samevolusjon brukes til å beskrive situasjoner der to eller flere arter påvirker hverandres evolusjon på en gjensidig måte.

Her er ordet "gjensidig"; for at samevolusjon skal være en nøyaktig beskrivelse, er det ikke tilstrekkelig for en art å påvirke utviklingen av en annen eller andre uten at dens egen evolusjon også ble påvirket på en måte som ikke ville forekomme i fravær av det medfølgende arter.

På noen måter er dette intuitivt. Siden alle organismer i en bestemt økosystem (settet med alle organismer i et veldefinert geografisk område) er koblet sammen, er det fornuftig at utviklingen av en av dem vil påvirke andres evolusjon på en eller annen måte.

Vanligvis er studentene imidlertid ikke invitert til å vurdere utviklingen av en art i en interaktiv måte, og i stedet blir de bedt om å se på samspillet mellom en enkelt art og dens miljø.

Mens de strengt fysiske egenskapene til miljøer (f.eks. Temperatur, topografi) absolutt endres over tid, de er ikke-levende systemer og utvikler seg derfor ikke i biologisk forstand ord.

Når vi hører på den grunnleggende definisjonen av evolusjon, skjer coevolusjon når evolusjonen av en art eller gruppen påvirker det selektive trykket, eller nødvendigheten av å utvikle seg for å overleve, av en annen art eller gruppe. Dette skjer oftest med grupper som har nære relasjoner i et økosystem.

Det kan imidlertid skje med fjernt beslektede grupper som et resultat av en slags "dominoeffekt", som du snart vil lære.

Eksempler på rovdyr og byttedyrinteraksjon kan belyse hverdagseksempler på samevolusjon som du sannsynligvis er klar over på et eller annet nivå, men som du kanskje ikke har vurdert aktivt.

Planter vs. dyr: Hvis en planteart utvikler et nytt forsvar mot en planteetning, slike torner eller giftige sekreter, induserer dette en nytt press på den planteeteren for å velge for forskjellige individer, for eksempel planter som forblir velsmakende og lett spiselig.

Til gjengjeld må disse nylig etterspurte plantene, hvis de skal overleve, overvinne det nye forsvaret; i tillegg kan planteetere utvikle seg takket være individer som tilfeldigvis har egenskaper som gjør dem motstandsdyktige mot slike forsvar (f.eks. immunitet mot den aktuelle giften).

Dyr vs. dyr: Hvis et favorittbytte av en gitt dyreart utvikler seg ny måte å unnslippe det rovdyret, rovdyret må i sin tur utvikle seg en ny måte å fange det byttedyret eller risikere å dø av hvis det ikke finner en annen kilde til mat.

For eksempel, hvis en gepard ikke konsekvent kan løpe ut av gasellene i økosystemet, vil den til slutt tilintes av sult; på samme tid, hvis gasellene ikke kan overgå cheetahene, vil de også dø av.

Hver av disse scenariene (det andre mer skarpt) representerer et klassisk eksempel på et evolusjonært våpenløp: Når en art utvikler seg og blir raskere eller sterkere på en eller annen måte, må den andre gjøre det samme eller risikere utryddelse.

Åpenbart er det bare så raskt en gitt art kan bli, så til slutt må noe gi, og en eller flere av de involverte artene migrerer enten fra området hvis den kan, eller den dør av.

• Viktig: Det generelle samspillet mellom organismer i et miljø etablerer ikke i seg selv tilstedeværelsen av en ko-evolusjonær prosess; når alt kommer til alt, nesten alle organismer på et gitt sted samhandler på en eller annen måte. I stedet for at et eksempel på samevolusjon skal etableres, må det eksistere endelige bevis for at evolusjonen i den ene har utløst evolusjon i den andre og omvendt.

Rovdyr-byttedyr forhold coevolution: Rovdyr-bytteforhold er universelle over hele verden; to er allerede beskrevet generelt. Rovdyr og byttedyrutvikling er således lett å lokalisere og verifisere i nesten ethvert økosystem.

Geparder og gaseller er kanskje det mest siterte eksemplet, mens ulv og karibu representerer en annen i en annen, langt kaldere del av verden.

Konkurransedyktig art samevolusjon: I denne typen samevolusjon kjemper flere organismer om de samme ressursene. Denne typen samevolusjon kan verifiseres med visse inngrep, slik tilfellet er med salamandere i Great Smoky Mountains i det østlige USA. Når en Plethodon arter blir fjernet, den andres befolkning vokser i størrelse og omvendt.

Mutualistisk samevolusjon: Det er viktig at ikke alle former for samevolusjon nødvendigvis skader en av de involverte artene. I gjensidig samevolusjon, organismer som stoler på hverandre for noe, utvikler seg "sammen" takket være ubevisst samarbeid - en slags ustatisk forhandling eller kompromiss. Dette er tydelig i form av planter og insekter som pollinerer planteartene.

Parasitt-vert samevolusjon: Når en parasitt invaderer en vert, gjør den det fordi den har unnvalt vertsforsvaret på det tidspunktet. Men hvis verten utvikler seg på en måte slik at den ikke blir drastisk skadet uten å "kaste ut" parasitten direkte, er samevolusjon i spill.

Tre-arter rovdyr-bytteeksempel: Lodgepole furuskeglefrø i Rocky Mountains spises både av visse ekorn og kryssfeller (en type fugl).

Noen områder der lodgepole-furuene vokser har ekorn, som lett kan spise frø ut av smale furukegler (som har en tendens til å har mer frø), men kryssfellene, som ikke lett kan spise frøene ut av smale furuskegler, får ikke så mye til spise.

Andre områder har bare kryssfelt, og disse fuglegruppene har en av to nebbetyper; fuglene med rettere nebb har lettere for å hente frø ut av smale kjegler.

Naturbiologer som studerer dette økosystemet, antydet at hvis trær coevolved basert på lokale rovdyr, burde områder med ekorn ha gitt større kjegler som var mer åpne med færre frø å finne blant skalaene, mens områder med fugler skulle ha gitt tykkere skala (dvs. nebbbestandig) kjegler.

Dette viste seg å være nøyaktig tilfelle.

Konkurransedyktige arter: Visse sommerfugler har utviklet seg til å smake vondt for rovdyr, slik at disse rovdyrene unngår dem. Dette øker sannsynligheten for annen sommerfugler blir spist, og tilfører en form for selektivt trykk; dette presset fører til utviklingen av "mimikk", der andre sommerfugler utvikler seg til å se ut som de rovdyrene har lært å unngå.

Et annet konkurransedyktig artseksempel er utviklingen til kongeslangen for å se nesten nøyaktig ut som korallslangen. Begge kan være aggressive mot andre slanger, men korallslangen er svært giftig og ikke en som mennesker vil være i nærheten.

Dette er som om noen ikke kjenner karate, men har rykte på seg for å være en kampsportekspert.

Gjensidig Ant-akasietre samevolusjon i Sør-Amerika er et arketypisk eksempel på mutualistisk samevolusjon.

Trærne utviklet hule torner ved foten, der nektar utskilles, sannsynligvis for å hindre planteetere i å spise den; i mellomtiden utviklet maur i området seg for å plassere reirene i disse tornene der nektar produseres, men skader ikke treet bortsett fra noen relativt ufarlige tyverier.

Vertsparasitt samevolusjon: Broodparasitter er fugler som har utviklet seg til å legge eggene i andre fuglereder, hvorpå fuglen som faktisk "eier" reiret, vinder opp og tar vare på ungene. Dette gir avlsparasittene gratis barnepass, og gir dem fri til å bruke mer ressurser på parring og å finne mat.

Vertfuglene utvikler seg til slutt på en måte som lar dem lære å kjenne igjen når en babyfugl ikke er deres egen, og også om mulig å unngå å samhandle med parasittfugler helt.