KONVERGENTNA EVOLUCIJA: IZ ČESA JE SESTAVLJENA IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Razvoj konvergentna je pojav fenotipske podobnosti v dveh ali več linij samostojno. Na splošno se ta vzorec opazi, kadar so vpletene skupine podvržene podobnim okoljem, mikrookoliščinam ali načinom življenja, ki se pretvorijo v enakovredne selektivne pritiske.

Tako zadevne fiziološke ali morfološke lastnosti povečujejo biološko kondicijo (kondicijo) in tekmovalno sposobnost v takih pogojih. Ko se v določenem okolju pojavi konvergenca, je mogoče intuitivno ugotoviti, da je ta lastnost prilagodljivega tipa. Vendar pa so potrebne nadaljnje študije za preverjanje funkcionalnosti lastnosti z uporabo dokazov, da dejansko povečuje sposobnost prebivalstva.

Primeri značilnosti, ki jih imajo delfini in ihtiozavri. Čeprav sta si dva zelo podobna, je filogenetsko gledano zelo oddaljena in so tam omenjene lastnosti pridobili neodvisno.
Vir: Skeptični pogled, Wikimedia Commons

Med najpomembnejšimi primeri konvergentne evolucije lahko omenimo let pri vretenčarjih, oko pri vretenčarjih in nevretenčarjih, vreteno pa se oblikuje pri ribah in vodnih sesalcih.

Kaj je konvergentna evolucija?

Predstavljajmo si, da srečamo dve osebi, ki sta si fizično precej podobni. Oba imata enako višino, barvo oči in barvo las. Tudi njihove lastnosti so podobne. Verjetno bomo domnevali, da sta dve osebi sorodniki, bratranci ali morda daljni sorodniki.

Kljub temu ne bi bilo presenečenje, če bi ugotovili, da med ljudmi v našem primeru ni tesnih družinskih odnosov. Enako velja v velikem obsegu za evolucijo: včasih podobne oblike nimajo novejšega skupnega prednika.

To pomeni, da lahko skozi celotno evolucijo lastnosti, ki so podobne v dveh ali več skupinah, pridobijo neodvisno.

Splošne opredelitve

Biologi uporabljajo dve splošni definiciji za evolucijsko konvergenco ali konvergenco. Obe definiciji zahtevata, da se dva ali več rodov razvijeta podobno kot med seboj. Opredelitev običajno vključuje izraz "evolucijska neodvisnost", čeprav je implicitna.

Opredelitve pa se razlikujejo v specifičnem evolucijskem procesu ali mehanizmu, potrebnem za pridobitev vzorca.

Nekatere definicije konvergence, ki jim manjka mehanizem, so naslednje: "neodvisna evolucija podobnih značilnosti iz lastnosti prednika" ali "evolucija podobnih značilnosti v neodvisnih evolucijskih rodovih".

Predlagani mehanizmi

Nasprotno pa drugi avtorji raje vključijo mehanizem v koncept koevolucije, da bi pojasnili vzorec.

Na primer, "samostojna evolucija podobnih lastnosti v daljno povezanih organizmih zaradi pojava prilagoditev na podobna okolja ali življenjske oblike."

Obe definiciji se pogosto uporabljata v znanstvenih člankih in v literaturi. Ključna ideja evolucijske konvergence je razumeti, da je skupni prednik vpletenih rodov imel drugačno začetno stanje.

Evolucijske posledice

Po definiciji konvergence, ki vključuje mehanizem (omenjen v prejšnjem razdelku), to pojasnjuje podobnost fenotipov zahvaljujoč podobnosti selektivnih pritiskov, ki jih doživljajo taksoni.

To se glede na evolucijo razlaga v smislu prilagoditev. To pomeni, da so lastnosti, ki jih dobimo zahvaljujoč konvergenci, prilagoditve za omenjeno okolje, saj bi to na nek način povečalo njihovo telesno sposobnost.

Vendar obstajajo primeri, ko se zgodi evolucijska konvergenca in lastnost ni prilagodljiva. Se pravi, da vpletene proge niso pod istimi selektivnimi pritiski.

Evolucijska konvergenca proti paralelizmu

V literaturi je običajno najti razlikovanje med konvergenco in paralelizmom. Nekateri avtorji za primerjavo obeh konceptov uporabljajo evolucijsko razdaljo med skupinami.

Večkratna evolucija lastnosti v dveh ali več skupinah organizmov velja za paralelizem, če se podobni fenotipi razvijejo v sorodnih rodovih, medtem ko konvergenca vključuje razvoj podobnih lastnosti v ločenih ali relativno oddaljenih rodovih.

Druga opredelitev konvergence in paralelizma jih želi ločiti glede na razvojne poti, vključene v strukturo. V tem kontekstu konvergentna evolucija ustvarja podobne značilnosti skozi različne razvojne poti, medtem ko vzporedna evolucija to počne prek podobnih poti.

Vendar je razlikovanje med vzporednim in konvergentnim evolucijo lahko sporno in postane še bolj zapleteno, ko se spustimo k identifikaciji molekulske osnove zadevne lastnosti. Kljub tem težavam so evolucijske posledice obeh konceptov velike.

Konvergenca proti razhajanju

Čeprav je izbira naklonjena podobnim fenotipom v podobnih okoljih, to ni pojav, ki bi ga bilo mogoče uporabiti v vseh primerih.

Podobnosti z vidika oblike in morfologije lahko povzročijo, da organizmi tekmujejo med seboj. Posledično je izbor naklonjen razhajanju med vrstami, ki obstajajo lokalno, kar ustvarja napetost med stopnjami konvergence in razhajanj, ki se pričakujejo za določen habitat.

Posamezniki, ki so blizu in imajo pomembno nišno prekrivanje, so najmočnejši tekmeci - na podlagi njihove fenotipske podobnosti, kar jih vodi k izkoriščanju virov na podoben način.

V teh primerih lahko različna selekcija privede do pojava, znanega kot adaptivno sevanje, kjer ena rodovnica v kratkem času rodi različne vrste z veliko raznolikostjo ekoloških vlog. Pogoji, ki spodbujajo prilagodljivo sevanje, med drugim vključujejo okoljsko heterogenost, odsotnost plenilcev.

Prilagodljiva sevanja in konvergentna evolucija se štejeta kot dve strani istega "evolucijskega kovanca".

Na kateri ravni se konvergenca pojavi?

Pri razumevanju razlike med evolucijsko konvergenco in vzporednicami se postavlja zelo zanimivo vprašanje: Ko naravna selekcija daje prednost evoluciji podobnih lastnosti, ali se pojavlja pod istimi geni ali lahko vključuje različne gene in mutacije, ki imajo za posledico podobne fenotipe?

Glede na dosedanje dokaze se zdi, da je odgovor na obe vprašanji pritrdilen. Obstajajo študije, ki podpirajo oba argumenta.

Čeprav do zdaj ni konkretnega odgovora, zakaj so nekateri geni v evolucijski evoluciji "ponovno uporabljeni", obstajajo empirični dokazi, ki želijo razjasniti zadevo.

Spremembe, ki vključujejo iste gene

Na primer, pokazalo se je, da se ponavljajoče se obdobje cvetenja pri rastlinah, odpornost proti insekticidom pri žuželkah in pigmentacija pri vretenčarjih in nevretenčarjih zaradi sprememb, ki vključujejo iste gene.

Vendar lahko za nekatere lastnosti le majhno število genov spremeni lastnost. Vzemimo primer vida: spremembe barvnega vida se morajo nujno pojaviti pri spremembah, povezanih z geni opsina.

Nasprotno pa so geni, ki jih nadzorujejo, v drugih značilnostih številčnejši. Približno 80 genov je vključenih v čas cvetenja rastlin, vendar so bile spremembe skozi čas evolucije zabeležene le v nekaj.

Primeri

Leta 1997 sta se Moore in Willmer spraševala, kako pogost je pojav konvergence.

Pri teh avtorjih to vprašanje ostaja brez odgovora. Trdijo, da na podlagi do sedaj opisanih primerov obstajajo razmeroma visoke ravni konvergence. Vendar trdijo, da še vedno obstaja precejšnja podcenjenost evolucijske konvergence pri organskih bitjih.

V evolucijskih knjigah najdemo ducat klasičnih primerov zbliževanja. Če želi bralec svoje znanje o tej temi razširiti, se lahko posvetuje z McGheejevo knjigo (2011), kjer bo našel številne primere v različnih skupinah drevesa življenja.

Polet pri vretenčarjih

Pri organskih bitjih je eden najbolj neverjetnih primerov evolucijske konvergence pojav letenja v treh linijah vretenčarjev: ptice, netopirji in zdaj že izumrli pterodaktili.

Dejansko konvergenca v današnjih skupinah letečih vretenčarjev presega to, da so prednje noge spremenjene v strukture, ki omogočajo let.

Med obema skupinama si delimo vrsto fizioloških in anatomskih prilagoditev, na primer značilnost, da imajo krajša črevesja, ki, domnevajo, zmanjšajo maso posameznika med letom, zaradi česar so cenejša in bolj občutljiva.

Še bolj presenetljivo je, da so različni raziskovalci ugotovili evolucijsko zbliževanje znotraj skupin netopirjev in ptic na družinski ravni.

Na primer, netopirji v družini Molossidae so podobni članom družine Hirundinidae (lastovke in zavezniki) pri pticah. Za obe skupini je značilen hiter let, na visoki nadmorski višini, ki imata podobna krila.

Prav tako se člani družine Nycteridae v različnih pogledih zbližajo s passerjevskimi pticami (Passeriformes). Oba letita z majhnimi hitrostmi in imata možnost manevriranja skozi vegetacijo.

Aye-aye in glodalci

Odličen primer evolucijske konvergence najdemo pri analizi dveh skupin sesalcev: včerajšnjega in veverice.

Danes je aye-aye (Daubentonia madagascariensis) uvrščena kot lemuriformni primat endem na Madagaskar. Njihova nenavadna prehrana je v osnovi sestavljena iz žuželk.

Tako ima aye-aye prilagoditve, ki so bile povezane z njegovimi trofičnimi navadami, kot so akutni sluh, podaljševanje srednjega prsta in zob z rastočimi sekalci.

Kar zadeva protezo, je podobna glodalcu na več načinov. Ne samo po videzu sekalcev, imajo tudi izjemno podobno zobno formulo.

Videz med obema taksama je tako presenetljiv, da so prvi taksonomi skupaj z drugimi vevericami uvrstili v rod Sciurus.

Reference

1. Doolittle, RF (1994). Konvergentna evolucija: potreba po eksplicitnem. Trendi biokemijskih znanosti, 19 (1), 15–18.
2. Greenberg, G., in Haraway, MM (1998). Primerjalna psihologija: priročnik. Routledge.
3. Kliman, RM (2016). Enciklopedija evolucijske biologije. Akademski tisk.
4. Losos, JB (2013). Princeton vodnik k evoluciji. Princeton University Press.
5. McGhee, GR (2011). Konvergentna evolucija: omejene oblike najlepše. MIT Pritisnite.
6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, PG (2018). Konvergentna evolucija v Euarchontoglires. Biološka pisma, 14 (8), 20180366.
7. Rice, SA (2009). Enciklopedija evolucije. Založništvo Infobase
8. Starr, C., Evers, C., in Starr, L. (2010). Biologija: koncepti in aplikacije brez fiziologije. Cengage Learning.
9. Stayton CT (2015). Kaj pomeni konvergentna evolucija? Razlaga konvergence in njene posledice pri iskanju meja evolucije. Vmesni fokus, 5 (6), 20150039.
10. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplazija: od zaznavanja vzorca do določanja procesa in mehanizma evolucije. znanost, 331 (6020), 1032-1035.