Coevolution: Definition, Typer och exempel

De evolutionsteori är den grund som hela modern biologi bygger på.

Kärnidén är att organismer, eller levande saker, förändras över tid till följd av naturligt urval, som verkar på gener inom en befolkning. Individer utvecklas inte; befolkningar av organismer gör.

Materialet som evolutionen agerar på är deoxiribonukleinsyra (DNA) som fungerar som den ärftliga bäraren av genetisk information i alla levande saker på jorden, från encelliga bakterier till multitonsvalar och elefanter.

Organismer utvecklas som svar på miljöutmaningar som annars skulle hota artens förmåga att överleva genom att begränsa dess reproduktionskapacitet.

En av dessa utmaningar är naturligtvis närvaron av andra organismer. Interagerande arter påverkar inte bara varandra i realtid på uppenbara sätt (till exempel när ett rovdjur sådant när ett lejon dödar och äter ett djur det rovar på), men olika arter kan också påverka utvecklingen av andra arter.

Detta sker genom en mängd intressanta mekanismer och är känt i biologispråket som samevolution.

I mitten av 1800-talet, Charles Darwin och Alfred Wallace utvecklade självständigt mycket liknande versioner av evolutionsteorin, med naturligt urval som den primära mekanismen.

Varje forskare föreslog att livsformerna som vandrade jorden idag hade utvecklats från mycket enklare varelser och gått tillbaka till en gemensam förfader vid själva livets gryning. Den "gryningen" förstås nu ha varit ungefär 3,5 miljarder år sedan, ungefär en miljard år efter planeten själv.

Wallace och Darwin samarbetade så småningom och publicerade 1858 sina då kontroversiella idéer tillsammans.

Evolution innebär det befolkningar av organismer (inte individer) förändras och anpassar sig över tiden till följd av ärvtfysiska och beteendemässiga egenskaper som överförs från förälder till avkomma, ett system som kallas "härkomst med modifiering."

Mer formellt är evolution en förändring av allelfrekvensen över tiden; alleler är versioner av gener, så en förändring i andelen vissa gener i befolkningen (säg gener för en mörkare pälsfärg blir vanligare och de för lättare päls blir motsvarande mer sällsynta) utgör Evolution.

Mekanismen som driver evolutionär förändring är naturligt urval som ett resultat av urvalstryck eller påtryckningar från miljön.

Naturligt urval är en av många välkända men djupt missförstådda termer i vetenskapsvärlden i allmänhet och inom evolutionens område i synnerhet.

Det är i grundläggande mening en passiv process och en fråga om dum lycka; samtidigt är det inte bara "slumpmässigt", som många tycks tro, även om frön av naturligt urval är slumpmässiga. Förvirrad än? Var inte.

Förändringar som sker i en viss miljö leder till att vissa egenskaper är fördelaktiga framför andra.

Till exempel, om temperaturen gradvis blir kallare, djur av en viss art som har tjockare päls tack vare gynnsamma gener är mer benägna att överleva och reproducera, vilket ökar frekvensen av detta ärftliga drag i befolkning.

Observera att detta är ett helt annat förslag från enskilda djur i denna population som överlever eftersom de kan hitta skydd genom ren tur eller uppfinningsrikedom; som inte är relaterade till ärftliga egenskaper som hänför sig till pälsegenskaper.

Den kritiska komponenten i det naturliga urvalet är att enskilda organismer inte bara kan uppnå de nödvändiga egenskaperna.

De måste finnas i befolkningen tack vare redan existerande genetiska variationer som i sin tur följer av slumpmutationer i DNA i tidigare generationer.

Till exempel, om de lägsta grenarna av lövträd gradvis blir högre från marken när en grupp giraffer bor i området, de giraffer som råkar ha längre hals kommer att överleva lättare på grund av att de kan tillgodose deras näringsbehov, och de kommer att reproducera med varandra för att vidarebefordra generna som är ansvariga för deras långa hals, vilket kommer att bli vanligare i den lokala giraffen befolkning.

Termen samevolution används för att beskriva situationer där två eller flera arter påverkar varandras utveckling på ett ömsesidigt sätt.

Ordet "ömsesidigt" är av största vikt här; för att coevolution ska vara en korrekt beskrivning, är det inte tillräckligt för en art att påverka utvecklingen av en annan eller andra utan att dess egen utveckling också påverkas på ett sätt som inte skulle inträffa i frånvaro av det samgående arter.

På vissa sätt är detta intuitivt. Eftersom alla organismer i en viss ekosystem (uppsättningen av alla organismer i ett väldefinierat geografiskt område) är kopplade, är det vettigt att utvecklingen av en av dem skulle påverka andras utveckling på något sätt eller sätt.

Vanligtvis är dock eleverna inte inbjudna att överväga utvecklingen av en art i en interaktiv sätt, och istället ombeds de att titta på samspelet mellan en enda art och dess miljö.

Medan de strikt fysiska egenskaperna hos miljöer (t.ex. temperatur, topografi) verkligen förändras över tiden, de är icke-levande system och utvecklas därför inte i biologisk betydelse ord.

Att lyssna på den grundläggande definitionen av evolution inträffar då samevolution när utvecklingen av en art eller gruppen påverkar det selektiva trycket, eller imperativet att utvecklas för att överleva, av en annan art eller grupp. Detta händer oftast med grupper som har nära relationer inom ett ekosystem.

Det kan dock hända avlägsna relaterade grupper som ett resultat av en slags "dominoeffekt", som du snart lär dig.

Exempel på rovdjurs- och bytesinteraktion kan belysa vardagliga exempel på samevolution som du sannolikt är medveten om på någon nivå, men kanske inte har tänkt aktivt.

Växter vs. djur: Om en växtart utvecklar ett nytt försvar mot en växtätare, sådana taggar eller giftiga utsöndringar, inducerar detta en nytt tryck på växtätaren att välja för olika individer, till exempel växter som förblir goda och lätta ätlig.

I sin tur måste dessa nyligen eftersökta växter, om de ska överleva, övervinna det nya försvaret; dessutom kan växtätarna utvecklas tack vare individer som råkar ha egenskaper som gör dem resistenta mot sådana försvar (t.ex. immunitet mot det aktuella giftet).

Djur vs. djur: Om ett favoritbyte hos en viss djurart utvecklas ett nytt sätt att fly från rovdjuret, rovdjuret måste i sin tur utveckla ett nytt sätt att fånga det bytet eller riskera att dö av om det inte kan hitta någon annan källa till mat.

Till exempel, om en gepard inte konsekvent kan överträffa gasellerna i sitt ekosystem, kommer den i slutändan att förgås av svält; samtidigt, om gasellerna inte kan överträffa geparder, kommer de också att dö av.

Var och en av dessa scenarier (den andra mer skarpt) representerar ett klassiskt exempel på ett evolutionärt vapenlopp: När en art utvecklas och blir snabbare eller starkare på något sätt måste den andra göra detsamma eller riskera utdöende.

Uppenbarligen finns det bara så snabbt en viss art kan bli, så i slutändan måste något ge och en eller flera av de inblandade arterna migrerar antingen från området om den kan, eller så dör den av.

• Viktig: Den allmänna interaktionen mellan organismer i en miljö etablerar inte i sig närvaron av en samevolutionär process; trots allt interagerar nästan alla organismer på en viss plats på något sätt. Istället, för att ett exempel på samevolution ska kunna etableras, måste det finnas definitiva bevis för att utvecklingen i den ena har utlöst evolutionen i den andra och omvänt.

Rovdjur-byte förhållande coevolution: Rovdjur-bytesförhållanden är universella världen över; två har redan beskrivits i allmänna termer. Rovdjur och bytes coevolution är således lätt att lokalisera och verifiera i nästan vilket ekosystem som helst.

Cheetahs och gazeller är kanske det mest citerade exemplet, medan vargar och caribou representerar en annan i en annan, mycket kallare del av världen.

Konkurrerande art samevolution: I denna typ av samevolution tävlar flera organismer om samma resurser. Denna typ av samevolution kan verifieras med vissa ingripanden, vilket är fallet med salamandrar i Great Smoky Mountains i östra USA. När en Plethodon arter tas bort, den andras befolkning växer i storlek och tvärtom.

Mutualistisk samevolution: Det är viktigt att inte alla former av samevolution nödvändigtvis skadar någon av de inblandade arterna. I mutualistisk samevolution, organismer som förlitar sig på varandra för något utvecklas "tillsammans" tack vare omedvetet samarbete - en sorts ostatad förhandling eller kompromiss. Detta är tydligt i form av växter och insekter som pollinerar dessa växtarter.

Parasit-värd coevolution: När en parasit invaderar en värd gör det för att den har undvikit värdens försvar vid den tidpunkten. Men om värden utvecklas på ett sätt så att den inte skadas drastiskt utan att "avlägsna" parasiten direkt, är coevolution i spel.

Tre-art rovdjur-byte exempel: Lodgepole-kottfrön i Rocky Mountains äts både av vissa ekorrar och tvärräknor (en typ av fågel).

Vissa områden där lodgepole-tallar växer har ekorrar som lätt kan äta frön ur smala kottar (som tenderar att har fler frön), men korsfästet, som inte lätt kan äta frön ur smala kottar, får inte lika mycket att äta.

Andra områden har endast korsfästen, och dessa grupper av fåglar tenderar att ha en av två näbbtyper; fåglarna med rakare näbb har lättare att ta frön ur smala kottar.

Naturbiologer som studerar detta ekosystem antar att om träd samvuxit ut baserat på lokala rovdjur, bör områden med ekorrar ha gett bredare kottar som var mer öppna med färre frön att hitta bland skalorna, medan områden med fåglar borde ha gett tjockare skalning (dvs. näbbeständigt) kottar.

Detta visade sig vara exakt fallet.

Konkurrerande arter: Vissa fjärilar har utvecklats för att smaka dåligt för rovdjur så att dessa rovdjur undviker dem. Detta ökar sannolikheten för Övrig fjärilar som äts, vilket ger en form av selektivt tryck; detta tryck leder till utvecklingen av "mimik", där andra fjärilar utvecklas för att se ut som de som rovdjur har lärt sig att undvika.

Ett annat konkurrenskraftigt artsexempel är utvecklingen av kungormen att se nästan exakt ut som korallormen. Båda kan vara aggressiva mot andra ormar, men korallormen är mycket giftig och inte en som människor vill vara med.

Det här är snarare som att någon inte känner till karate utan har rykte om att vara en kampsportexpert.

Ömsesidighet: Antacacia träd coevolution i Sydamerika är ett arketypiskt exempel på mutualistisk coevolution.

Träden utvecklade ihåliga törnen vid basen, där nektar utsöndras, sannolikt för att hindra växtätare från att äta den; under tiden utvecklades myror i området för att placera sina bon i dessa taggar där nektar produceras, men skadar inte trädet förutom någon relativt ofarlig tjuv.

Värdparasit coevolution: Broodparasiter är fåglar som har utvecklats för att lägga sina ägg i andra fåglar, varefter fågeln som faktiskt "äger" boet hamnar på och tar hand om de unga. Detta ger brödparasiterna gratis barnomsorg, vilket gör dem fria att ägna mer resurser till parning och mat.

Värdfåglarna utvecklas dock så småningom på ett sätt som gör att de kan lära sig att känna igen när en babyfågel inte är sin egen, och också att undvika att interagera med parasitfåglar helt och hållet om möjligt.