Konvergent udvikling i hvad den består og eksempler



den konvergent udvikling er fremkomsten af ​​fænotypiske ligheder i to eller flere linjer uafhængigt. Generelt observeres dette mønster, når de involverede grupper udsættes for tilsvarende miljøer, mikromiljøer eller livsstil, der resulterer i tilsvarende selektive tryk..

Således øger de fysiologiske eller morfologiske egenskaber den biologiske tilstrækkelighed (fitness) og konkurrenceevnen under disse forhold. Når konvergensen sker i et bestemt miljø, kan det antages at denne funktion er af typen adaptiv. Der er imidlertid behov for yderligere undersøgelser for at verificere egenskabens funktionalitet gennem bevis for at understøtte, at det i virkeligheden øger fitness af befolkningen.

Blandt de mest bemærkelsesværdige eksempler på konvergent udvikling kan vi nævne flyvningen hos hvirveldyr, øjet hos hvirveldyr og hvirvelløse dyr, fusiform former i fisk og akvatiske pattedyr, blandt andre..

indeks

  • 1 Hvad er konvergent udvikling??
    • 1.1 Generelle definitioner
    • 1.2 Foreslåede mekanismer
    • 1.3 Evolutionære konsekvenser
  • 2 Evolutionskonvergens versus parallelisme
  • 3 Konvergens versus divergens
  • 4 På hvilket niveau forekommer konvergens??
    • 4.1 Ændringer, der involverer de samme gener
  • 5 eksempler
    • 5.1 flyvning hos hvirveldyr
    • 5.2 Aye-aye og gnaverne
  • 6 referencer

Hvad er den konvergente udvikling??

Forestil dig, at vi kender to mennesker, der fysisk ser meget ud som hinanden. Begge har samme højde, øjenfarve og lignende hår. Hans egenskaber er også ens. Vi vil nok antage, at de to mennesker er brødre, fætre eller måske fjerne familie.

På trods af dette ville det ikke være en overraskelse at lære at der ikke er et nært slægtskab mellem folket i vores eksempel. Det samme sker i stor målestok i evolutionen: nogle gange er der ikke nogen lignende fælles forfader, der deler lignende former.

Det er under udvikling, at træk, der ligner hinanden i to eller flere grupper, kan erhverves i en uafhængig.

Generelle definitioner

Biologer bruger to generelle definitioner for evolutionær konvergens eller konvergens. Begge definitioner kræver, at to eller flere linjer udvikler tegn som ligner hinanden. Definitionen integrerer normalt udtrykket "evolutionær uafhængighed", selv om det er implicit.

Imidlertid afviger definitionerne i den specifikke evolutionære proces eller mekanisme, der kræves for at opnå mønsteret.

Nogle definitioner af konvergens, der mangler mekanisme, er følgende: "uafhængig udvikling af lignende karakteristika fra et forfædret træk" eller "udvikling af lignende egenskaber i uafhængige evolutionslinjer".

Foreslåede mekanismer

I modsætning hertil foretrækker andre forfattere at integrere en mekanisme i begrebet coevolution for at forklare mønsteret.

For eksempel "den uafhængige udvikling af lignende træk i fjernt beslægtede organismer som følge af fremkomsten af ​​tilpasninger til lignende miljøer eller livsformer".

Begge definitioner anvendes i vid udstrækning i videnskabelige artikler og i litteratur. Den afgørende idé bag den evolutionære konvergens er at forstå, at den fælles forfader for de involverede linjer havde en indledende stat anderledes.

Evolutionære konsekvenser

Efter definitionen af ​​konvergens, der indbefatter en mekanisme (nævnt i det foregående afsnit), forklarer den fænotypernes lighed takket være ligheden mellem det selektive pres, som taxa oplever..

I lyset af evolutionen fortolkes dette i form af tilpasninger. Det vil sige, at de funktioner, der opnås takket være konvergens, er tilpasninger til mediumet, da det på en eller anden måde vil øge dets fitness.

Der er dog tilfælde hvor evolutionær konvergens opstår, og egenskaben er ikke adaptiv. Det vil sige, at de involverede linjer ikke er under samme selektive pres.

Evolutionær konvergens versus parallelisme

I litteratur er det sædvanligt at skelne mellem konvergens og parallelisme. Nogle forfattere bruger den evolutionære afstand mellem de grupper, der skal sammenlignes for at adskille de to begreber.

Den gentagne udvikling af et træk i to eller flere grupper af organismer betragtes som en parallelisme, hvis lignende fænotyper udvikler sig i beslægtede rækker, mens konvergens involverer udviklingen af ​​lignende træk i separate eller relativt fjerne afstamninger.

En anden definition af konvergens og parallelisme søger at adskille dem med hensyn til de udviklingsformer, der er involveret i strukturen. I denne sammenhæng producerer den konvergente udvikling tilsvarende egenskaber ved forskellige udviklingsruter, mens den parallelle udvikling gør det på lignende måder.

Sondringen mellem parallel og konvergent udvikling kan imidlertid være kontroversiel og bliver endnu mere kompliceret, når vi falder ned til identifikationen af ​​de molekylære baser af det pågældende træk. På trods af disse vanskeligheder er de evolutionære implikationer relateret til begge begreber væsentlige.

Konvergens versus divergens

Selvom udvælgelsen favoriserer lignende fænotyper i lignende miljøer, er det ikke et fænomen, der kan anvendes i alle tilfælde.

Lighederne, set ud fra form og morfologi, kan føre organismer til at konkurrere med hinanden. Som en konsekvens favoriserer udvælgelsen afvigelsen mellem arter, der sameksisterer lokalt, hvilket skaber en spænding mellem graden af ​​konvergens og divergens, der forventes for et bestemt levested..

Personer, der er tætte og har en betydelig overlapning af nicheen, er de mest magtfulde konkurrenter - baseret på deres fænotypiske lighed, hvilket fører dem til at udnytte ressourcer på en lignende måde.

I disse tilfælde kan det divergerende valg føre til et fænomen kendt som adaptiv stråling, hvor en slægt giver anledning til forskellige arter med stor forskelligartet økologiske roller på kort tid. Betingelserne, der favoriserer adaptiv stråling, omfatter blandt andet miljømæssig heterogenitet, fravær af rovdyr.

Adaptive strålinger og konvergent udvikling betragtes som to sider af den samme "evolutionære valuta".

På hvilket niveau opstår konvergens??

Forståelsen af ​​forskellen mellem evolutionskonvergens og parallelisme opstår et meget interessant spørgsmål: Når naturligt udvalg favoriserer udviklingen af ​​lignende træk, forekommer det under de samme gener, eller kan de involvere forskellige gener og mutationer, der resulterer i lignende fænotyper??

Ifølge de fremlagte data indtil nu synes svaret på begge spørgsmål at være ja. Der er undersøgelser, der støtter begge argumenter.

Selv om der indtil videre ikke er noget konkret svar på, hvorfor nogle gener genbruges i evolutionær evolution, er der empiriske beviser, der søger at belyse spørgsmålet.

Ændringer, der involverer de samme gener

Det har for eksempel vist sig, at den gentagne udvikling af blomstringstider i planter, resistens overfor insekticider i insekter og pigmentering hos hvirveldyr og hvirvelløse dyr er sket gennem ændringer, der involverer de samme gener.

Men for visse træk kan kun et lille antal gener ændre egenskaben. Tage sigtet: Ændringer i farvevision skal nødvendigvis forekomme i ændringer relateret til opsingener.

I modsætning hertil er de gener, der styrer dem, i flere egenskaber mere talrige. På tidspunktet for blomstringen af ​​de involverede planter omkring 80 gener, men kun ændringer har vist sig gennem evolution i nogle få.

eksempler

I år 1997 spurgte Moore og Willmer sig selv, hvordan fælles er fænomenet konvergens.

For disse forfattere forbliver dette spørgsmål ubesvaret. De hævder, at ifølge de hidtil beskrevne eksempler er der relativt høje konvergensniveauer. Men de foreslår, at der fortsat er en betydelig undervurdering af evolutionskonvergensen i organiske væsener.

I evolutionbøgerne finder vi et dusin klassiske eksempler på konvergens. Hvis læseren ønsker at udvide sin viden om emnet, kan han konsultere McGhee's bog (2011), hvor han finder mange eksempler i forskellige grupper af livets træ.

Flyvningen i hvirveldyrene

I økologiske væsener er et af de mest slående eksempler på evolutionskonvergens udseendet af flyvning i tre hvirveldyrsledninger: fugle, flagermus og de allerede uddøde pterodactyler.

Faktisk går konvergensen i grupperne af nuværende flyvende hvirveldyr ud over at have ændret frontlamper i strukturer, der tillader flyvning.

En række fysiologiske og anatomiske tilpasninger deles mellem begge grupper, som karakteristisk for at have kortere tarm, der formodentlig mindsker individets masse under flyvningen, hvilket gør det billigere og mere affektivt.

Endnu mere overraskende har forskere fundet evolutionære konvergenser inden for flagermus og fuglegrupper på familieniveau.

For eksempel ligner familiefladder Molossidae sig som familiemedlemmer Hirundinidae (svale og allierede) hos fugle. Begge grupper er præget af en hurtig flyvning, på høje højder, der udviser lignende vinger.

Tilsvarende konvergerer medlemmer af familien Nycteridae i flere aspekter med passerinefugle (Passeriformes). Begge flyver med lave hastigheder og har evnen til at manøvrere inden for vegetationen.

Aye-aye og gnaverne

Et fremtrædende eksempel på evolutionskonvergens findes ved analyse af to grupper af pattedyr: aye-ayer og egern.

I dag er aye-aye (Daubentonia madagascariensis) er klassificeret som en lemuriform primat endemisk til madagaskar. Den usædvanlige kost er dybest set lavet af insekter.

Således har aye-aye tilpasninger, der har været relateret til sine trofiske vaner, såsom akut hørelse, forlængelse af langfingeren og proteser med stigende snit..

Hvad angår tandprotes, ligner den i flere henseender en gnaver. Ikke kun i fremspringernes udseende, deler de også en usædvanlig tilsvarende tandformel.

Udseendet mellem begge taxa er så slående, at de første taxonomer klassificerede aye-aye sammen med de andre egern i slægten Sciurus.

referencer

  1. Doolittle, R. F. (1994). Konvergent evolution: behovet for at være eksplicit. Udvikling i biokemiske videnskaber, 19(1), 15-18.
  2. Greenberg, G., & Haraway, M. M. (1998). Sammenligningspsykologi: En håndbog. Routledge.
  3. Kliman, R. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
  4. Losos, J. B. (2013). Princeton guide til evolution. Princeton University Press.
  5. McGhee, G. R. (2011). Konvergent evolution: begrænsede former smukkeste. MIT Tryk.
  6. Morris, P., Cobb, S. & Cox, P.G. (2018). Konvergent udvikling i Euarchontoglires. Biologi bogstaver, 14(8), 20180366.
  7. Rice, S.A. (2009). Encyclopedia of evolution. Infobase Publishing.
  8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologi: begreber og anvendelser uden fysiologi. Cengage Learning.
  9. Stayton C. T. (2015). Hvad betyder konvergerende evolution? Fortolkningen af ​​konvergens og dens konsekvenser i søgningen efter grænser for evolution. Interface fokus, 5(6), 20150039.
  10. Wake, D. B., Wake, M. H., & Specht, C. D. (2011). Homoplasi: fra detektering af mønster til bestemmelse af proces og evolutionsmekanisme. videnskab, 331(6020), 1032-1035.