КОЭВОЛЮЦИЯ: ТЕОРИЯ, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Коэволюции является возвратным эволюционным изменением , которое включает в себя два или более видов. Явление является результатом взаимодействия между ними. Различные взаимодействия, которые происходят между организмами - конкуренция, эксплуатация и мутуализм - приводят к важным последствиям в эволюции и диверсификации рассматриваемых линий.

Некоторые примеры эволюционных систем - это отношения между паразитами и их хозяевами, растениями и травоядными животными, которые ими питаются, или антагонистические взаимодействия, которые происходят между хищниками и их добычей.

Источник: Brocken Inaglory

Коэволюция считается одним из явлений, ответственных за огромное разнообразие, которым мы восхищаемся сегодня, вызванное взаимодействиями между видами.

На практике доказать, что взаимодействие является событием коэволюции, - непростая задача. Хотя взаимодействие между двумя видами очевидно идеальное, это не является надежным свидетельством коэволюционного процесса.

Один из подходов - использовать филогенетические исследования, чтобы проверить, существует ли подобная модель диверсификации. Во многих случаях, когда филогении двух видов совпадают, предполагается, что существует коэволюция между двумя линиями.

Типы взаимодействия

Прежде чем углубляться в вопросы, связанные с коэволюцией, необходимо упомянуть типы взаимодействий, которые происходят между видами, поскольку они имеют очень важные эволюционные последствия.

Конкуренция

Виды могут конкурировать, и это взаимодействие приводит к негативным последствиям для роста или воспроизводства вовлеченных особей. Конкуренция может быть внутривидовой, если она происходит между представителями одного вида, или межвидовой, если особи принадлежат к разным видам.

В экологии используется «принцип конкурентного исключения». Эта концепция предполагает, что виды, которые конкурируют за одни и те же ресурсы, не могут конкурировать стабильно, если остальные экологические факторы остаются неизменными. Другими словами, два вида не занимают одну и ту же нишу.

В этом типе взаимодействия один вид всегда исключает другой. Или они разделены на какое-то измерение ниши. Например, если два вида птиц питаются одним и тем же и имеют одни и те же зоны отдыха, для продолжения сосуществования у них могут быть пики активности в разное время дня.

эксплуатация

Второй тип взаимодействия между видами - это эксплуатация. Здесь вид X стимулирует развитие вида Y, но этот Y тормозит развитие X. Типичные примеры включают взаимодействие между хищником и жертвой, паразитами с хозяевами и растениями с травоядными животными.

В случае травоядных животных происходит постоянная эволюция механизмов детоксикации перед лицом вторичных метаболитов, производимых растением. Точно так же растение более эффективно превращается в токсины, чтобы избавиться от них.

То же самое и во взаимодействии хищник-жертва, когда жертва постоянно улучшает свою способность убегать, а хищники увеличивают свои атакующие способности.

мютюэлизм

Последний тип отношений предполагает выгоду или положительные отношения для обоих видов, участвующих во взаимодействии. Затем идет разговор о «взаимной эксплуатации» между видами.

Например, взаимопомощь между насекомыми и их опылителями приносит пользу обоим: насекомые (или любой другой опылитель) получают пользу от питательных веществ для растений, а растения получают распространение своих гамет. Симбиотические отношения - еще один известный пример мутуализма.

Определение коэволюции

Коэволюция происходит, когда два или более вида влияют на эволюцию другого. Строго говоря, коэволюция означает взаимное влияние между видами. Необходимо отличать его от другого события, называемого последовательной эволюцией, поскольку обычно между этими двумя явлениями возникает путаница.

Последовательная эволюция происходит, когда один вид влияет на эволюцию другого, но наоборот - нет взаимности.

Этот термин впервые был использован в 1964 году исследователями Эрлихом и Рэйвеном.

Работа Эрлиха и Рэйвена по взаимодействию чешуекрылых и растений вдохновила на последовательные исследования «коэволюции». Однако со временем термин стал искажаться и потерял смысл.

Однако первым человеком, который провел исследование, связанное с коэволюцией двух видов, был Чарльз Дарвин, когда в «Происхождении видов» (1859 г.) он упомянул взаимосвязь между цветами и пчелами, хотя и не использовал слово « коэволюция »для описания явления.

Определение слова Janzen

Таким образом, в 60-х и 70-х годах не было конкретного определения, пока Янцен в 1980 году не опубликовал заметку, которая сумела исправить ситуацию.

Этот исследователь определил термин «коэволюция» как «характеристика особей популяции, которая изменяется в ответ на другую характеристику особей второй популяции, за которой следует эволюционная реакция второй популяции на изменение, произведенное в первой».

Хотя это определение очень точное и было предназначено для прояснения возможных двусмысленностей коэволюционного феномена, оно непрактично для биологов, поскольку его трудно доказать.

Точно так же простая коадаптация не подразумевает процесса коэволюции. Другими словами, наблюдение взаимодействия между обоими видами не является надежным доказательством того, что мы сталкиваемся с событием коэволюции.

Условия для коэволюции

Для того, чтобы произошло явление коэволюции, есть два условия. Одна из них - специфичность, поскольку эволюция каждой характеристики или признака у одного вида происходит из-за давления отбора, налагаемого характеристиками других видов, вовлеченных в систему.

Второе условие - взаимность - персонажи должны развиваться вместе (чтобы не путать с последовательной эволюцией).

Теории и гипотезы

Есть несколько теорий, связанных с явлениями коэволюции. Среди них гипотезы географической мозаики и красной королевы.

Гипотеза географической мозаики

Эта гипотеза была предложена в 1994 году Томпсоном и рассматривает динамические явления коэволюции, которые могут происходить в разных популяциях. Другими словами, каждая географическая область или регион представляет свои локальные адаптации.

Процесс миграции особей играет фундаментальную роль, так как вход и выход разновидностей имеют тенденцию к гомогенизации местных фенотипов популяций.

Эти два явления - локальная адаптация и миграции - являются силами, ответственными за географическую мозаику. Результатом этого события является возможность обнаружения разных популяций в разных коэволюционных состояниях, поскольку каждая из них следует своей собственной траектории во времени.

Благодаря существованию географической мозаики можно объяснить тенденцию исследований коэволюции, проводимых в разных регионах, но с одними и теми же видами, несовместимыми друг с другом или, в некоторых случаях, противоречивыми.

Гипотеза Красной Королевы

Гипотеза Красной Королевы была предложена Ли Ван Валеном в 1973 году. Исследователя вдохновила книга Льюиса Кэрролла Алиса через зеркало. В одном из отрывков рассказа автор рассказывает, как персонажи бегают так быстро, как могут, и при этом остаются на том же месте.

Ван Вален разработал свою теорию, основанную на постоянной вероятности вымирания родословных организмов. То есть они не могут со временем «улучшаться» и вероятность исчезновения всегда одинакова.

Например, хищники и жертвы испытывают постоянную гонку вооружений. Если хищник каким-либо образом улучшит свою способность атаковать, жертва должна улучшиться в такой же степени - если этого не произойдет, они могут вымереть.

То же самое происходит во взаимоотношениях паразитов со своими хозяевами или у травоядных и растений. Это постоянное улучшение обоих видов известно как гипотеза Красной Королевы.

Типы

Удельная коэволюция

Термин «коэволюция» включает три основных типа. Самая простая форма называется «специфическая коэволюция», когда два вида эволюционируют в ответ на развитие другого и наоборот. Например, одна жертва и один хищник.

Этот тип взаимодействия порождает эволюционную гонку вооружений, которая приводит к расхождению в определенных чертах или может также привести к конвергенции мутуалистических видов.

Эта конкретная модель, в которой задействовано несколько видов, лучше всего подходит для демонстрации существования эволюции. Если давление отбора было достаточно сильным, мы должны ожидать появления адаптаций и контр-адаптаций у видов.

Диффузная коэволюция

Второй тип называется «диффузная коэволюция», и он возникает, когда во взаимодействии участвуют несколько видов, и эффекты каждого вида не являются независимыми. Например, генетическая изменчивость устойчивости хозяина к двум разным видам паразитов может быть связана.

Этот случай носит гораздо более частый характер. Однако ее гораздо труднее изучать, чем конкретную коэволюцию, поскольку существование множества вовлеченных видов очень затрудняет экспериментальные планы.

Побег и радиация

Наконец, у нас есть случай «бегства и радиации», когда вид развивает тип защиты от врага, в случае успеха он может размножаться, и родословная может быть диверсифицирована, поскольку давление вражеского вида не так сильна.

Например, когда какой-либо вид растений вырабатывает определенное химическое соединение, которое оказывается очень успешным, оно может освободиться от потребления различными травоядными животными. Поэтому родословную растения можно разнообразить.

Примеры

Коэволюционные процессы считаются источником биоразнообразия планеты Земля. Этот особый феномен присутствует в важнейших событиях эволюции организмов.

Теперь мы опишем очень общие примеры событий коэволюции между различными линиями, а затем поговорим о более конкретных случаях на уровне видов.

Происхождение органелл у эукариот

Одним из самых важных событий в эволюции жизни было нововведение эукариотической клетки. Они характеризуются наличием истинного ядра, ограниченного плазматической мембраной, и наличием субклеточных компартментов или органелл.

Существуют очень убедительные доказательства, подтверждающие происхождение этих клеток в результате совместной эволюции с симбиотическими организмами, которые уступили место нынешним митохондриям. Эта идея известна как эндосимбиотическая теория.

То же самое и с происхождением растений. Согласно эндосимбиотической теории, хлоропласты возникли в результате симбиоза между бактерией и другим более крупным организмом, который в конечном итоге поглотил более мелкий.

Обе органеллы - митохондрии и хлоропласты - обладают определенными характеристиками, напоминающими бактерии, такими как тип генетического материала, кольцевая ДНК и их размер.

Происхождение пищеварительной системы

Пищеварительная система многих животных представляет собой целую экосистему, населенную чрезвычайно разнообразной микробной флорой.

Во многих случаях эти микроорганизмы играют решающую роль в переваривании пищи, помогая переваривать питательные вещества, а в некоторых случаях они могут синтезировать питательные вещества для хозяина.

Коэволюционные отношения между птенцом и сорокой

У птиц есть очень специфическое явление, связанное с откладыванием яиц в чужих гнездах. Эта система коэволюции состоит из криала (Clamator glandarius) и его вида-хозяина, сороки (Pica pica).

Кладка яиц производится не случайно. Напротив, телята выбирают те пары сорок, которые больше всего вкладывают в родительскую заботу. Таким образом, новый человек получит лучшую заботу от приемных родителей.

Как ты это делаешь? Использование сигналов, связанных с половым отбором хозяина, например, большего гнезда.

В ответ на такое поведение сороки уменьшили размер своего гнезда почти на 33% в тех местах, где обитает молодь. Точно так же они также активно защищают заботу о гнезде.

Выводок также способен уничтожать яйца сороки, чтобы способствовать выращиванию ее птенцов. В ответ сороки увеличили количество яиц в гнезде, чтобы повысить свою эффективность.

Самая важная адаптация - это способность распознать паразитическое яйцо, чтобы изгнать его из гнезда. Хотя яйца паразитических птиц очень похожи на яйца сорок.

Ссылки

1. Дарвин, К. (1859 г.). О происхождении видов путем естественного отбора. Мюррей.
2. Фриман, С., и Херрон, Дж. К. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл.
3. Футуйма, диджей (2005). Эволюция. Sinauer.
4. Янзен, Д.Х. (1980). Когда это коэволюция. Эволюция, 34 (3), 611-612.
5. Лэнгмор, NE, Хант, С., & Килнер, RM (2003). Эскалация коэволюционной гонки вооружений из-за неприятия хозяином паразитического потомства. Природа, 422 (6928), 157.
6. Солер, М. (2002). Эволюция: основы биологии. Южный проект.