The teorija evolucije je temelj, na katerem temelji vsa sodobna biologija.
Bistvena ideja je, da se organizmi ali živa bitja sčasoma spreminjajo kot posledica naravne selekcije, ki deluje na gene znotraj populacije. Posamezniki se ne razvijajo; prebivalstva organizmov.
Snov, na katero evolucija deluje, je deoksiribonukleinska kislina (DNA), ki je dedni nosilec genskih informacij v vseh živih bitjih na Zemlji, od enoceličnih bakterij do večtonskih kitov in slonov.
Organizmi se razvijajo kot odgovor na okoljske izzive, ki bi sicer ogrozili sposobnost preživetja vrste z omejevanjem njene reproduktivne sposobnosti.
Eden od teh izzivov je seveda prisotnost drugih organizmov. Ne le, da interakcijske vrste vplivajo druga na drugo v realnem času na očiten način (na primer, ko plenilec tak kot lev ubije in poje žival, ki jo ujame), lahko pa različne vrste vplivajo tudi na razvoj drugih vrste.
To se zgodi z različnimi zanimivimi mehanizmi in je v biološkem jeziku znano kot koevolucija.
Kaj je evolucija?
Sredi 19. stoletja sta Charles Darwin in Alfred Wallace samostojno razvil zelo podobne različice teorije evolucije, pri čemer je glavni mehanizem naravna selekcija.
Vsak znanstvenik je predlagal, da so se življenjske oblike, ki so danes rotirale po Zemlji, razvile iz precej preprostejših bitij in se vrnile k skupnemu predniku na zori samega življenja. Zdaj se razume, da je bila ta »zarja« pred približno 3,5 milijarde leti, približno milijardo let po rojstvu samega planeta.
Wallace in Darwin sta sčasoma sodelovala in leta 1858 skupaj objavila svoje takrat kontroverzne ideje.
Evolucija to postavlja prebivalstva organizmov (ne posameznikov) se sčasoma spreminjajo in prilagajajo podedovalifizične in vedenjske značilnosti ki se prenašajo s staršev na potomce, sistem, znan kot "spust s spremembo."
Bolj formalno je evolucija sprememba frekvence alela skozi čas; aleli so različice genov, zato premik v deležu nekaterih genov v populaciji (recimo geni za temnejše barva krzna postaja vse bolj pogosta in barve za svetlejše krzno postajajo temu primerno bolj redke) evolucija.
Mehanizem, ki poganja evolucijske spremembe, je naravna selekcija kot rezultat izbirni pritisk ali pritiski okolja.
Kaj je naravna selekcija?
Naravna selekcija je eden izmed mnogih dobro znanih, a globoko napačno razumljenih izrazov v znanstvenem svetu na splošno in zlasti na področju evolucije.
V osnovnem smislu je to pasiven postopek in stvar neumne sreče; hkrati pa ni zgolj "naključno", kot se zdi, da mnogi verjamejo, čeprav semena naravnega izbora so naključne. Ste že zmedeni? Ne bodi.
Spremembe, ki se zgodijo v določenem okolju, vodijo do tega, da imajo nekatere lastnosti prednost pred drugimi.
Na primer, če se temperatura postopoma ohladi, živali določene vrste, ki imajo zahvaljujoč debelejšim plaščem ugodni geni bolj verjetno preživijo in se razmnožujejo, s čimer se poveča pogostnost te dedne lastnosti v prebivalstva.
Upoštevajte, da gre za povsem drugačen predlog kot za posamezne živali v tej populaciji, ki preživijo, ker lahko zavetje najdejo s čisto srečo ali iznajdljivostjo; ki ni povezano z dednimi lastnostmi glede lastnosti dlake.
Ključna sestavina naravne selekcije je, da posamezni organizmi ne morejo preprosto uresničiti potrebnih lastnosti.
Prisotni morajo biti v populaciji zahvaljujoč že obstoječim genetskim variacijam, ki sledijo naključnim mutacijam DNK v prejšnjih generacijah.
Če na primer najnižje veje listnatih dreves postajajo postopoma višje od tal, ko skupina žiraf naseljuje območje, tiste žirafe, ki imajo daljši vrat, bodo lažje preživele, ker bodo lahko zadovoljile svoje prehranske potrebe, in bodo se med seboj razmnožujejo, da prenesejo gene, odgovorne za njihov dolg vrat, ki bodo postali bolj razširjeni v lokalni žirafi prebivalstva.
Opredelitev koevolucije
Izraz koevolucija se uporablja za opis situacij, ko dve ali več vrst vzajemno vplivata na razvoj drugih.
Beseda "vzajemnost" je tu najpomembnejša; da je koevolucija natančen opis, ne zadošča, da ena vrsta vpliva na razvoj druge oz drugi, ne da bi na to vplivali tudi lastni razvoj, ki se ne bi zgodil v odsotnosti sočasnega dogajanja vrste.
To je na nek način intuitivno. Ker vsi organizmi v določenem ekosistem (množica vseh organizmov na natančno opredeljenem geografskem območju) povezani, je smiselno, da bi razvoj enega od njih na nek način ali načine vplival na razvoj drugih.
Običajno pa študentje niso povabljeni k razmisleku o razvoju vrste v interaktivnem načinu namesto tega jih prosijo, naj si ogledajo medsebojno delovanje posamezne vrste z njo okolje.
Medtem ko so strogo fizične značilnosti okolij (npr. Temperatura, topografija) vsekakor spreminjajo se skozi čas, so neživi sistemi in se zato ne razvijajo v biološkem smislu beseda.
Ob poslušanju osnovne definicije evolucije torej pride do koevolucije, ko evolucija ene vrste oz skupina vpliva na selektivni pritisk ali nujnost razvoja, da bi preživeli, druge vrste oz skupini. To se najpogosteje zgodi pri skupinah, ki imajo tesne odnose znotraj ekosistema.
Vendar se lahko zgodi, da so oddaljene sorodne skupine posledica neke vrste "domino efekta", kot boste kmalu izvedeli.
Osnovni principi koevolucije
Primeri interakcij plenilca in plena lahko osvetlijo vsakodnevne primere koevolucije, ki jih na neki ravni verjetno poznate, vendar jih morda niste aktivno upoštevali.
Rastline vs. živali: Če rastlinska vrsta razvije novo obrambo pred rastlinojedom, kot je bodice ali strupeni izločki, to povzroči nov pritisk na to rastlinojede živali, da izbere različne posameznike, na primer rastline, ki ostanejo okusne in lahkotne užitna.
Po drugi strani pa morajo te novo iskane rastline, če želijo preživeti, premagati to novo obrambo; poleg tega se lahko rastlinojedci razvijejo po zaslugi posameznikov, ki imajo lastnosti, zaradi katerih so odporni na takšno obrambo (npr. imunost na zadevni strup).
Živali vs. živali: Če se najljubši plen določene živalske vrste razvije na nov način, da uide temu plenilcu, plenilcu mora v zameno razviti nov način, kako ujeti ta plen ali tvegati, da umre, če ne najde drugega vira hrano.
Če na primer gepard ne more dosledno prehitevati gazel v svojem ekosistemu, bo na koncu umrl od lakote; hkrati pa, če gazele ne morejo prehiteti gepardov, bodo tudi oni odmrli.
Vsak od teh scenarijev (drugi bolj očitno) predstavlja klasičen primer evolucijske dirke v orožju: Ko se ena vrsta razvija in na nek način postaja hitrejša ali močnejša, mora druga storiti enako ali tvegati izumrtje.
Očitno je, da je določena vrsta lahko tako hitra, tako da mora na koncu nekaj dati in ena ali več vpletenih vrst se iz območja preseli, če lahko, ali pa izumre.
- Pomembno: Splošna interakcija med organizmi v okolju sama po sebi ne dokazuje prisotnosti koevolucijskega procesa; navsezadnje skoraj vsi organizmi na določenem mestu nekako vplivajo. Namesto tega, da bi lahko določili primer koevolucije, morajo obstajati dokončni dokazi, da je evolucija v eni sprožila evolucijo v drugi in obratno.
Vrste koevolucije
Plenilec-plen koevolucija razmerja: Odnosi plenilca in plena so univerzalni po vsem svetu; dva sta bila že opisana na splošno. Koevolucijo plenilcev in plena je tako enostavno najti in preveriti v skoraj vseh ekosistemih.
Gepardi in gazele so morda najbolj citiran primer, medtem ko volkovi in karibuji predstavljajo še enega v drugačnem, daleč hladnejšem delu sveta.
Koevolucija konkurenčnih vrst: Pri tej vrsti koevolucije se več organizmov poteguje za iste vire. Tovrstno koevolucijo je mogoče preveriti z določenimi posegi, kot to velja za salamandere v Velikih zadimljenih gorah na vzhodu ZDA. Ko ena Plethodon vrste se odstrani, populacija druge narašča in obratno.
Vzajemna koevolucija: Pomembno je, da niso vse oblike sorazmerja nujno škodljive za katero od vpletenih vrst. V vzajemni koevolucija, organizmi, ki se zanašajo drug na drugega, se razvijajo "skupaj" zahvaljujoč nezavednemu sodelovanju - nekakšnim neprijavljenim pogajanjem ali kompromisom. To je razvidno iz oblike rastlin in žuželk, ki oprašujejo te rastlinske vrste.
Koevolucija parazit-gostitelj: Ko a parazit napade gostitelja, to stori, ker se je takrat izognil obrambi gostitelja. Če pa se gostitelj razvija tako, da mu drastično ne škodi, ne da bi dokončno "izselil" parazita, je v igri koevolucija.
Primeri koevolucije
Primer plenilca in plena treh vrst: Semena borovega stožca Lodgepole v Skalnatih gorah jedo tako nekatere veverice kot križanci (vrsta ptic).
Nekatera območja, kjer rastejo borovci, imajo veverice, ki lahko zlahka pojedo semena iz ozkih borovih storžkov (ki ponavadi imajo več semen), vendar križanci, ki ne morejo zlahka pojesti semen iz ozkih borovih storžkov, ne dobijo toliko jejte.
Na drugih območjih so samo križni listi in te skupine ptic imajo običajno enega od dveh vrst kljunov; ptice z bolj ravnimi kljuni lažje zagrabijo semena iz ozkih storžkov.
Biologi divjih živali, ki so preučevali ta ekosistem, so domnevali, da bi se morala območja z vevericami širše roditi, če bi drevesa sodelovala na podlagi lokalnih plenilcev. stožci, ki so bili med luskami bolj odprti z manj semeni, medtem ko bi območja s pticami morala dati debelejše lupine (tj. odporne na kljune) storži.
To se je izkazalo za točno tako.
Konkurenčne vrste: Nekateri metulji so se razvili tako, da imajo plenilce slabega okusa, tako da se ti plenilci izogibajo. To povečuje verjetnost za drugo metulji, ki jih jedo, dodajo obliko selektivnega pritiska; ta pritisk vodi do razvoja "mimike", pri kateri se drugi metulji razvijajo tako, da izgledajo kot tisti, ki so se jih plenilci naučili izogibati.
Drug primer konkurenčne vrste je razvoj kraljeve kače, ki je videti skoraj popolnoma podobna koralni kači. Obe sta lahko agresivni do drugih kač, vendar je koralna kača zelo strupena in ne takšna, kot bi si ljudje želeli biti zraven.
To je prej kot nekdo, ki ne pozna karateja, slovi pa kot poznavalec borilnih veščin.
Vzajemnost: Koevolucija mravljega akacije v Južni Ameriki je arhetipski primer vzajemne koevolucije.
Drevesa so ob vznožju razvila votlo trnje, kjer se izloča nektar, ki najverjetneje preprečuje, da bi ga rastlinojede živali pojedle; Medtem so se mravlje na tem območju razvile, da bi v teh bodicah postavile svoja gnezda, kjer nastaja nektar, vendar drevesa ne poškodujejo, razen neke razmeroma neškodljive tatvine.
Koevolucija gostitelj-parazit: Plemenski zajedavci so ptice, ki so se razvile, da odlagajo jajčeca v gnezda drugih ptic, nato pa ptica, ki je dejansko "lastnica" gnezda, preneha skrbeti za mladiče. To omogoča zajedavcem zalege brezplačno varstvo otrok, tako da lahko več sredstev namenijo parjenju in iskanju hrane.
Ptice gostiteljice pa se sčasoma razvijejo na način, ki jim omogoča, da se naučijo prepoznati, kdaj dojenček ni njihov, in se tudi izognejo interakciji s parazitskimi pticami, če je le mogoče.