KOEVOLUUTIO: TEORIA, TYYPIT JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Koevoluutio on vastavuoroinen evolutiivinen muutos, joka koskee kahta tai useampaa lajia. Ilmiö johtuu niiden välisestä vuorovaikutuksesta. Organismien väliset erilaiset vuorovaikutukset - kilpailu, hyväksikäyttö ja keskinäinen vuorovaikutus - johtavat merkittäviin seurauksiin kyseisten suvun evoluutiossa ja monipuolistumisessa.

Joitakin esimerkkejä evoluutiojärjestelmistä ovat loisten ja heidän isäntiensä, heitä ruokkivien kasvien ja kasvissyöjien välinen suhde tai antagonistiset vuorovaikutukset petoeläinten ja heidän saalistajiensa välillä.

Lähde: Brocken Inaglory

Koevoluutioita pidetään yhtenä ilmiöistä, jotka ovat vastuussa suuresta monimuotoisuudesta, jota tänään ihailemme, ja joka johtuu lajien välisestä vuorovaikutuksesta.

Käytännössä vuorovaikutuksen todistaminen koevoluutiosta ei ole helppo tehtävä. Vaikka kahden lajin välinen vuorovaikutus on ilmeisesti täydellistä, se ei ole luotettava näyttö koevoluutioprosessista.

Yksi lähestymistapa on käyttää fylogeneettisiä tutkimuksia sen testaamiseksi, onko samankaltaista monipuolistumistapaa. Monissa tapauksissa, kun kahden lajin fylogeniat ovat yhteneviä, oletetaan, että molempien sukulaisten välillä on koevoluutio.

Vuorovaikutustyypit

Ennen kuin tutkitaan koevoluutioon liittyviä kysymyksiä, on tarpeen mainita lajien väliset vuorovaikutustyypit, koska niillä on erittäin tärkeitä evoluutiovaikutuksia.

kilpailu

Lajit voivat kilpailla, ja tämä vuorovaikutus johtaa kielteisiin vaikutuksiin osallistuvien yksilöiden kasvuun tai lisääntymiseen. Kilpailu voi olla epäspesifistä, jos sitä esiintyy saman lajin jäsenten välillä, tai kilpailevaa, kun yksilöt kuuluvat eri lajeihin.

Ekologiassa käytetään "kilpailun syrjäytymisen periaatetta". Tämä käsite ehdottaa, että samoista luonnonvaroista kilpailevat lajit eivät voi kilpailla vakaasti, jos muut ekologiset tekijät pysyvät vakiona. Toisin sanoen kaksi lajia eivät ole saman kapealla.

Tämän tyyppisessä vuorovaikutuksessa yksi laji päätyy aina pois toisesta. Tai ne on jaettu joihinkin ulottuvuuteen. Esimerkiksi, jos kaksi lintulajia ruokkivat samaa asiaa ja niillä on samat lepoalueet, rinnakkaiselon jatkamiseksi niiden aktiivisuushuiput voivat olla eri vuorokauden aikoina.

hyväksikäyttö

Toinen lajien välinen vuorovaikutustyyppi on hyväksikäyttö. Täällä laji X stimuloi laji Y: n kehitystä, mutta tämä Y estää X: n kehitystä. Tyypillisiä esimerkkejä ovat petoeläimen ja saaliin vuorovaikutukset, loiset isäntien kanssa ja kasvit kasvissyöjiin.

Kasvinsyöjiä varten vieroitusmekanismit kehittyvät jatkuvasti kasvien tuottamissa sekundaarisissa metaboliiteissa. Samoin kasvi kehittyy toksiineiksi tehokkaammin ohjatakseen niitä pois.

Sama pätee saalistajien ja saalien vuorovaikutukseen, jossa saalit parantavat jatkuvasti heidän kykyään paeta ja saalistajat lisäävät hyökkäyskykyään.

mutualismi

Viimeksi mainittu suhde liittyy hyötyyn tai positiiviseen suhteeseen molemmille vuorovaikutukseen osallistuville lajeille. Sitten puhutaan lajien välisestä "vastavuoroisesta hyödyntämisestä".

Esimerkiksi hyönteisten ja niiden pölyttäjien välinen keskinäisyys merkitsee hyötyä molemmille: hyönteiset (tai mikä tahansa muu pölyttäjä) hyötyvät kasviravinteista, kun taas kasvit saavat sukusolujen leviämisen. Symbioottiset suhteet ovat toinen tunnettu esimerkki keskinäisyydestä.

Määritelmä koevoluutio

Koevoluutio tapahtuu, kun kaksi tai useampi laji vaikuttaa toisen evoluutioon. Tarkkaan ottaen, koevoluutio viittaa lajien väliseen vastavuoroiseen vaikutukseen. On tarpeen erottaa se toisesta tapahtumasta, jota kutsutaan peräkkäiseksi evoluutioksi, koska näiden kahden ilmiön välillä on yleensä sekaannusta.

Peräkkäinen evoluutio tapahtuu, kun yhdellä lajilla on vaikutusta toisen evoluutioon, mutta samaa ei tapahdu päinvastoin - vastavuoroisuutta ei ole.

Termiä käyttivät ensimmäistä kertaa vuonna 1964 tutkijat Ehrlich ja Raven.

Ehrlichin ja Ravenin tekemät lepidopteran ja kasvien vuorovaikutuksesta inspiroivat peräkkäisiä "koevoluution" tutkimuksia. Termi kuitenkin vääristyi ja menetti merkityksen ajan myötä.

Kuitenkin ensimmäinen henkilö, joka teki tutkimuksen kahden lajin välisestä koevoluutiosta, oli Charles Darwin, kun julkaisussa The Origin of Species (1859) hän mainitsi kukien ja mehiläisten suhteen, vaikka hän ei käyttänyt sanaa " koevoluutio ”kuvaamaan ilmiötä.

Määritelmä Janzen

Siten 60- ja 70-luvuilla ei ollut erityistä määritelmää, kunnes Janzen vuonna 1980 julkaisi muistion, joka onnistui korjaamaan tilanteen.

Tämä tutkija määritteli termin "koevoluutio" seuraavasti: "populaation yksilöiden ominaisuus, joka muuttuu vastauksena toisen populaation yksilöiden toiseen ominaisuuteen, mitä seuraa toisen populaation evoluutiovaste ensimmäisessä syntyneelle muutokselle".

Vaikka tämä määritelmä on erittäin tarkka ja sen tarkoituksena oli selventää yhteistoimintailmiön mahdollisia epäselvyyksiä, se ei ole käytännöllinen biologille, koska se on vaikea todistaa.

Samoin yksinkertainen yhteensopivuus ei tarkoita koevoluutioprosessia. Toisin sanoen molempien lajien vuorovaikutuksen havaitseminen ei ole vankkaa näyttöä sen varmistamiseksi, että olemme edessään koevoluutio-tapahtumassa.

Koevoluution esiintymisen edellytykset

Koevoluutioilmiön tapahtumiselle on kaksi vaatimusta. Yksi on spesifisyys, koska kunkin ominaisuuden tai ominaisuuden kehitys lajeissa johtuu selektiivisistä paineista, jotka johtuvat muiden järjestelmään osallistuvien lajien ominaisuuksista.

Toinen ehto on vastavuoroisuus - merkkien on kehityttävä yhdessä (välttääkseen sekoittamista peräkkäiseen evoluutioon).

Teoriat ja hypoteesit

Koevoluutioilmiöihin liittyy muutamia teorioita. Niiden joukossa ovat hypoteesit maantieteellisestä mosaiikista ja punaisesta kuningattaresta.

Maantieteellinen mosaiikkihypoteesi

Thompson ehdotti tätä hypoteesia vuonna 1994, ja siinä tarkastellaan dynaamisia koevoluutioilmiöitä, joita voi esiintyä eri populaatioissa. Toisin sanoen kukin maantieteellinen alue tai alue esittelee paikalliset mukautuksensa.

Yksilöiden muuttoprosessilla on keskeinen rooli, koska varianttien tulo ja poistuminen pyrkivät homogenisoimaan populaatioiden paikalliset fenotyypit.

Nämä kaksi ilmiötä - paikalliset mukautukset ja muuttoliikkeet - ovat voimia, jotka vastaavat maantieteellisestä mosaiikista. Tapahtuman tuloksena on mahdollisuus löytää erilaisia ​​populaatioita erilaisissa yhteistoimintatiloissa, koska jokainen noudattaa ajan myötä omaa etenemissuuntaustaan.

Maantieteellisen mosaiikin olemassaolon ansiosta eri alueilla, mutta samoilla lajeilla, suoritettujen koevoluutiatutkimusten taipumus olla ristiriidassa keskenään tai joissain tapauksissa voidaan selittää ristiriitaisilla.

Punaisen kuningattaren hypoteesi

Punaisen kuningattaren hypoteesin ehdotti Leigh Van Valen vuonna 1973. Tutkija sai inspiraation Lewis Carrol Alice'n kirjasta etsimässä olevan lasin läpi. Tarinan kappaleessa kirjailija kertoo, kuinka hahmot juoksevat niin nopeasti kuin pystyvät ja pysyvät silti samassa paikassa.

Van Valen kehitti teoriansa, joka perustui jatkuvaan sukupuuttoon todennäköisyyteen, jonka organismit ovat kokeneet. Toisin sanoen ne eivät ole kykeneviä "paranemaan" ajan myötä, ja sukupuuton todennäköisyys on aina sama.

Esimerkiksi saalistajat ja saalistat kokevat jatkuvaa asekilpailua. Jos saalistaja parantaa hyökkäysmahdollisuuksiaan millään tavalla, saaliin tulisi paranea vastaavassa määrin - jos näin ei tapahdu, ne voivat kuolla sukupuuttoon.

Sama tapahtuu loisten suhteessa isäntään tai kasvissyöjiin ja kasveihin. Tämä molempien mukana olevien lajien jatkuva parantaminen tunnetaan Punaisen kuningattaren hypoteesina.

Tyypit

Erityinen koevoluutio

Termi "koevoluutio" sisältää kolme perustyyppiä. Yksinkertaisinta muotoa kutsutaan "ominaiskertoimeksi", jossa kaksi lajia kehittyy vastauksena toiseen ja päinvastoin. Esimerkiksi yksi saalis ja yksi peto.

Tämäntyyppinen vuorovaikutus johtaa evoluutioiseen asekilpailuun, joka johtaa erotteluihin tietyissä piirteissä tai voi myös tuottaa lähentymistä keskinäisissä lajeissa.

Tämä erityinen malli, jossa on mukana vain vähän lajeja, soveltuu parhaiten evoluution olemassaoloon. Jos selektiiviset paineet ovat olleet riittävän vahvoja, meidän pitäisi odottaa sopeutumisten ja vasta-sopeutumisten esiintymistä lajeissa.

Hajakoevoluutio

Toista tyyppiä kutsutaan "hajakoevoluutioksi", ja sitä esiintyy, kun vuorovaikutukseen osallistuu useita lajeja ja kunkin lajin vaikutukset eivät ole riippumattomia. Esimerkiksi isäntäresistenssin geneettinen variaatio kahta erilaista loislajia vastaan ​​voisi olla yhteydessä toisiinsa.

Tämä tapaus on luonteeltaan paljon yleisempi. Se on kuitenkin paljon vaikeampaa tutkia kuin spesifinen koevoluutio, koska useiden mukana olevien lajien olemassaolo tekee kokeellisista suunnitelmista erittäin vaikeita.

Pako ja säteily

Viimeinkin meillä on tapaus "paeta ja säteily", jossa laji kehittää tietyn tyyppisen puolustuksen vihollista vastaan. Menestymisen tapauksessa se voi lisääntyä ja suvun monipuolistaminen, koska vihollislajien paine ei ole niin vahva.

Esimerkiksi, kun kasvilaji kehittää tietyn kemiallisen yhdisteen, joka osoittautuu erittäin menestyväksi, se voi vapautua useiden kasvissyöjien kuluttamisesta. Siksi kasvin perimää voidaan monipuolistaa.

esimerkit

Koevoluutioprosesseja pidetään maapallon biologisen monimuotoisuuden lähteenä. Tämä erityinen ilmiö on esiintynyt organismien evoluution tärkeimmissä tapahtumissa.

Kuvailemme nyt hyvin yleisiä esimerkkejä eri sukupolvien välisistä koevoluutio-tapahtumista ja puhumme sitten erityisemmistä tapauksista lajien tasolla.

Orgaanisten alkuaineiden alkuperä eukaryooteissa

Yksi tärkeimmistä tapahtumista elämän evoluutiossa oli eukaryoottisen solun innovaatio. Niille on tunnusomaista, että todellisella ytimellä, jonka rajaa plasmamembraani ja joka esiintyy solunsisäisiä osastoja tai organelleja.

On olemassa erittäin vankkaa näyttöä näiden solujen alkuperästä koevoluution kautta symbioottisten organismien kanssa, jotka antoivat tietä nykyisille mitokondrioille. Tämä ajatus tunnetaan endosymbioottisena teoriana.

Sama pätee kasvien alkuperään. Endosymbioottisen teorian mukaan kloroplastit syntyivät bakteerin ja toisen suuremman organismin välisen symbioositapahtuman ansiosta, joka päätyi valloittamaan pienemmän.

Molemmilla organelleilla - mitokondrioilla ja kloroplasteilla - on tiettyjä bakteereja muistuttavia ominaisuuksia, kuten geneettisen materiaalin tyyppi, pyöreä DNA ja niiden koko.

Ruoansulatusjärjestelmän alkuperä

Monien eläinten ruuansulatusjärjestelmä on koko ekosysteemi, jossa asuu erittäin monimuotoinen mikrobifloora.

Monissa tapauksissa näillä mikro-organismeilla on ratkaiseva merkitys ruoan sulamisessa, auttaen ravinteiden sulamisessa, ja joissakin tapauksissa ne voivat syntetisoida ravintoaineita isännälle.

Koevoluutiosuhteet vauvan linnun ja harakan välillä

Lintuissa esiintyy erityinen ilmiö, joka liittyy munien munimiseen muiden ihmisten pesiin. Tämä koevoluutiojärjestelmä koostuu crialasta (Clamator glandarius) ja sen isäntälajeista, haurasta (Pica pica).

Munan muninta ei tapahdu satunnaisesti. Sitä vastoin vasikat valitsevat parit hamppuja, jotka investoivat eniten vanhempien hoitoon. Siten uusi henkilö saa parempaa hoitoa adoptiovanhemmiltaan.

Miten teet sen? Isännän seksuaaliseen valintaan liittyvien signaalien, kuten suuremman pesän, käyttäminen.

Vastauksena tähän käyttäytymiseen harakat pienensi pesän kokoaan lähes 33% alueilla, joilla nuoria esiintyy. Samoin he myös puolustavat aktiivisesti pesänhoitoa.

Hauta pystyy tuhoamaan myös harakan munat ja poikasten kasvattamisen edistämiseksi. Vastauksena harakat kasvattivat munien lukumäärää pesää kohti niiden tehokkuuden lisäämiseksi.

Tärkein sopeutuminen on kyky tunnistaa loismuna sen karkottamiseksi pesästä. Vaikka loislinnut ovat kehittäneet munat, jotka ovat hyvin samanlaisia ​​kuin harakoiden munat.

Viitteet

1. Darwin, C. (1859). Lajien alkuperä luonnollisen valinnan avulla. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evoluutioanalyysi. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
4. Janzen, DH (1980). Milloin se on koevoluutio. Evolution, 34 (3), 611 - 612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., & Kilner, RM (2003). Koevolutionaarisen asekilpailun kärjistyminen isäntähyödyntämisen seurauksena esiintyneiden parasiittisten nuorten toimesta. Nature, 422 (6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evoluutio: biologian perusta. Etelä-projekti.