Коеволюція: визначення, типи та приклади

теорія еволюції є основою, на якій будується вся сучасна біологія.

Основна ідея полягає в тому, що організми або живі істоти з часом змінюються в результаті природного відбору, який діє на гени всередині популяції. Особи не еволюціонують; популяцій організмів роблять.

Матеріал, на який діє еволюція, - це дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), яка служить спадкоємним носієм генетичної інформації у всьому живому на Землі - від одноклітинних бактерій до багатотонних китів і слонів.

Організми еволюціонують у відповідь на екологічні виклики, які в іншому випадку загрожують здатності виду виживати, обмежуючи його репродуктивну здатність.

Однією з таких проблем є, звичайно, наявність інших організмів. Не тільки види, що взаємодіють, впливають один на одного в реальному часі очевидними способами (наприклад, коли хижак такий як лев вбиває та з’їдає тварину, на яку полює), але різні види можуть також впливати на еволюцію інших видів.

Це відбувається за допомогою різноманітних цікавих механізмів, і це відоме в біології як коеволюція.

У середині 1800-х років Чарльз Дарвін і Альфред Уоллес самостійно розробив дуже схожі версії теорії еволюції, при цьому основним механізмом є природний відбір.

Кожен вчений припускав, що форми життя, що бродять сьогодні на Землі, еволюціонували від набагато простіших істот, повернувшись до загального предка на зорі самого життя. Зараз розуміється, що "світанок" був приблизно 3,5 мільярда років тому, приблизно мільярд років після народження самої планети.

Зрештою Уоллес і Дарвін співпрацювали і в 1858 р. Разом опублікували свої суперечливі на той час ідеї.

Еволюція стверджує це популяцій організмів (а не особин) в результаті змінюються та адаптуються з часом передається у спадокфізичні та поведінкові характеристики які передаються від батьків до нащадків - система, відома як "спуск із модифікацією".

Більш формально, еволюція - це зміна частоти алелів з часом; алелі є версіями генів, тому зміна частки певних генів у популяції (скажімо, гени для темніших колір хутра стає все більш поширеним, а ті, що стосуються світлішого хутра, стають відповідно більш рідкісними) еволюція.

Механізм, який рухає еволюційними змінами, є Природний відбір як результат тиск відбору або тиск, який чинить навколишнє середовище.

Природний відбір є одним із багатьох добре відомих, але глибоко нерозуміних термінів у науковому світі загалом і в царині еволюції зокрема.

В основному це пасивний процес і питання німої удачі; в той же час, це не просто "випадковість", як здається, багато людей вірять, хоча насіння природного відбору випадкові. Збентежений ще? Не бути.

Зміни, що відбуваються в певному середовищі, призводять до того, що певні риси вигідні над іншими.

Наприклад, якщо температура поступово стає холоднішою, тварини певного виду, які мають більш товсту шерсть завдяки сприятливі гени частіше виживають і розмножуються, збільшуючи тим самим частоту цієї спадкової ознаки в населення.

Зауважте, що це цілком відмінна пропозиція від окремих тварин у цій популяції, які вижили, оскільки вони можуть знайти притулок завдяки чистій удачі чи винахідливості; що не пов'язано зі спадковими ознаками, що стосуються характеристик шерсті.

Найважливішою складовою природного відбору є те, що окремі організми не можуть просто створити необхідні риси існування.

Вони повинні бути присутніми в популяції завдяки вже існуючим генетичним варіаціям, які, в свою чергу, випливають із випадкових мутацій ДНК у попередніх поколіннях.

Наприклад, якщо найнижчі гілки листяних дерев поступово піднімаються над землею, коли група жирафів населяє цю територію, ті жирафи, у яких випадково довша шия, виживатимуть легше завдяки тому, що зможуть задовольнити свої харчові потреби, і вони будуть розмножуватися один з одним, передаючи гени, відповідальні за їх довгу шию, що стане більш поширеним у місцевих жирафів населення.

Термін коеволюція використовується для опису ситуацій, коли два або більше видів впливають взаємно на еволюцію один одного.

Слово "взаємність" тут має першорядне значення; щоб коеволюція була точним описом, недостатньо, щоб один вид впливав на еволюцію іншого або інші без власної еволюції також зазнають впливу, який не відбувся б за відсутності співіснування видів.

У чомусь це інтуїтивно зрозуміло. Оскільки всі організми в конкретному екосистема (сукупність усіх організмів у чітко визначеній географічній зоні) пов’язані між собою, має сенс, що еволюція одного з них якимось чином впливає на еволюцію інших.

Однак, як правило, студентів не пропонують розглянути еволюцію виду в інтерактиві і замість цього їм пропонується розглянути взаємодію між окремими видами та його середовище.

Хоча суворо фізичні характеристики середовищ (наприклад, температура, топографія) безумовно змінюючись з часом, вони є неживими системами і, отже, не еволюціонують у біологічному сенсі слово.

Тоді, слухаючи основне визначення еволюції, коеволюція відбувається, коли еволюція одного виду або група впливає на селективний тиск, або на необхідність еволюціонувати, щоб вижити, іншого виду або групи. Найчастіше це відбувається з групами, які мають тісні стосунки в межах екосистеми.

Однак це може трапитися з віддаленими спорідненими групами в результаті свого роду "ефекту доміно", як ви скоро дізнаєтесь.

Приклади взаємодії хижака та здобичі можуть пролити світло на повсякденні приклади коеволюції, про які ви, мабуть, знаєте на якомусь рівні, але, можливо, не розглядали їх активно.

Рослини проти тварини: Якщо вид рослини розвиває новий захист проти травоїдних, таких колючок або отруйних виділень, це викликає новий тиск на цю рослиноїдну тварину, щоб вибрати для різних особин, таких як рослини, які залишаються смачними та охочими їстівні.

У свою чергу, ці нещодавно шукані рослини, якщо вони хочуть вижити, повинні подолати цю нову оборону; крім того, рослиноїдні тварини можуть еволюціонувати завдяки особинам, які мають риси, що роблять їх стійкими до таких захисних сил (наприклад, імунітет до відповідної отрути).

Тварини проти тварини: Якщо улюблена здобич даного виду тварин розвиває новий спосіб врятування цього хижака, хижака повинні, в свою чергу, розробити новий спосіб зловити цю здобич або ризикнути загинути, якщо вона не зможе знайти іншого джерела їжа.

Наприклад, якщо гепард не може постійно випереджати газелі в своїй екосистемі, він врешті-решт загине від голоду; в той же час, якщо газелі не зможуть випередити гепардів, вони теж загинуть.

Кожен із цих сценаріїв (другий, більш відвертий) представляє класичний приклад еволюційної гонки озброєнь: У міру того, як один вид еволюціонує і стає якимось чином швидшим чи сильнішим, інший повинен робити те саме або ризикувати вимирання.

Очевидно, що даний вид може стати настільки швидким, що зрештою щось має дати, і один або декілька задіяних видів або мігрують із району, якщо можуть, або відмирають.

• Важливо: Загальна взаємодія між організмами в навколишньому середовищі сама по собі не встановлює наявність процесу коеволюції; зрештою, майже всі організми в певному місці певним чином взаємодіють. Натомість, для того, щоб встановити приклад коеволюції, повинні існувати чіткі докази того, що еволюція в одній з них спричинила еволюцію в іншій, і навпаки.

Хижак-здобич коеволюція відносин: Відносини хижак і здобич універсальні у всьому світі; два вже були описані в загальних рисах. Таким чином, коеволюцію хижаків та здобичі легко знайти та перевірити майже в будь-якій екосистемі.

Гепарди та газелі - це, мабуть, найбільш цитований приклад, тоді як вовки та карібу представляють інший у іншій, набагато холоднішій частині світу.

Конкурентна видова коеволюція: У цьому типі коеволюції багато організмів змагаються за однакові ресурси. Цей вид коеволюції можна перевірити за допомогою певних втручань, як у випадку із саламандрами у Великих Димних горах на сході США. Коли один Плетодон видаляється, популяція іншого збільшується в розмірах і навпаки.

Мутуалістична коеволюція: Важливо, що не всі форми співіснування обов’язково завдають шкоди одному із задіяних видів. В мутуалістичний коеволюція, організми, які покладаються один на одного на щось, еволюціонують "разом" завдяки несвідомому співробітництву - своєрідному несостоянню переговорів або компромісу. Це видно у вигляді рослин та комах, які запилюють ці види рослин.

Коеволюція паразита-господаря: Коли a паразит вторгується в господаря, він робить це, тому що він ухилився від захисту господаря на той момент часу. Але якщо хазяїн еволюціонує таким чином, що йому не завдається значних збитків без "прямого виселення" паразита, коеволюція відіграє важливу роль.

Приклад хижака-жертви трьох видів: Насіння соснових шишок Lodgepole у Скелястих горах їдять як певні білки, так і поперечки (тип птахів).

У деяких районах, де ростуть сосни-лоджполи, є білки, які легко їдять насіння з вузьких соснових шишок (які, як правило, мають більше насіння), але поперечні зрізи, які не можуть легко з’їсти насіння з вузьких соснових шишок, не отримують стільки їсти.

В інших районах є лише поперечні дзвони, і ці групи птахів, як правило, мають один із двох типів дзьобів; птахам з випрямленим дзьобом легше захоплювати насіння з вузьких шишок.

Біологи дикої природи, які вивчають цю екосистему, висунули гіпотезу, що якщо дерева співоснувались на основі місцевих хижаків, райони з білками мали б дати ширший урожай шишки, які були більш відкритими з меншою кількістю насіння серед луски, тоді як ділянки з птахами мали б давати товстіші луски (тобто стійкі до дзьобів) шишки.

Це виявилося саме так.

Конкурентні види: Деякі метелики перетворилися на неприємний смак для хижаків, так що ці хижаки уникають їх. Це збільшує ймовірність інший метеликів, яких їдять, додаючи вибірковий тиск; цей тиск призводить до еволюції "мімікриї", коли інші метелики еволюціонують так, щоб виглядати так, як хижаки навчились уникати.

Інший приклад конкурентного виду - еволюція королівської змії, яка виглядає майже точно так само, як коралова змія. Обидва вони можуть бути агресивними щодо інших змій, але коралова змія дуже отруйна і не така, як люди хочуть бути поруч.

Це схоже на те, що хтось не знає карате, але має репутацію знавця бойових мистецтв.

Мутуалізм: Коеволюція мурашиних акацій у Південній Америці є архетипічним прикладом мутуалістичної коеволюції.

Дерева розвинули порожнисті колючки біля своєї основи, де виділяється нектар, який, ймовірно, не дозволить травоїдним з’їсти його; Тим часом мурахи в цій місцевості еволюціонували, щоб розташувати свої гнізда в цих колючках, де виробляється нектар, але не шкодять дереву, крім відносно нешкідливого злодія.

Коеволюція господар-паразит: Виводкові паразити - це птахи, які еволюціонували, щоб відкласти свої яйця в гніздах інших птахів, після чого птах, який фактично «володіє» гніздом, згортається, піклуючись про молодняк. Це дає можливість розплоду паразитів безкоштовно доглядати за дітьми, залишаючи їх вільними приділяти більше ресурсів для спаровування та пошуку їжі.

Однак птахи-господарі з часом еволюціонують таким чином, що дозволяють їм навчитися розпізнавати, коли пташеня не своє, а також уникнути взагалі взаємодії з паразитичними птахами, якщо це можливо.