KONVERGENSSI EVOLUUTIO: MISTÄ SE KOOSTUU JA ESIMERKKEJÄ - BIOLOGIA - 2026

Yhtenevät kehitys on syntyminen fenotyyppisten yhtäläisyyksiä kahden tai useamman suvusta itsenäisesti. Yleensä tämä kuvio havaitaan, kun osallistuvat ryhmät altistetaan samanlaisille ympäristöille, mikroympäristöille tai elämäntavoille, jotka muuttuvat vastaaviksi selektiivisiksi paineiksi.

Siten kyseessä olevat fysiologiset tai morfologiset ominaisuudet lisäävät biologista kuntoa (kuntoa) ja kilpailukykyä sellaisissa olosuhteissa. Kun lähentyminen tapahtuu tietyssä ympäristössä, voidaan ymmärtää, että tämä piirre on adaptiivista tyyppiä. Lisäominaisuuksia tarvitaan kuitenkin ominaisuuden toimivuuden varmistamiseksi käyttämällä todisteita siitä, että se todella lisää väestön kuntoa.

Esimerkkejä ominaisuuksista, jotka ovat sekä delfiinien että ichtyyosaurusten kesken. Vaikka nämä kaksi ovat hyvin samankaltaisia, fylogeneettisesti ottaen ne ovat hyvin kaukana ja niissä mainitut ominaisuudet hankittiin itsenäisesti.

Lähde: Skeptinen näkymä Wikimedia Commonsista

Konvergenssin evoluution merkittävimmistä esimerkeistä voidaan mainita selkärankaisten, silmän selkärankaisilla ja selkärangattomissa tapahtuva lento, karan muodostuminen muun muassa kaloissa ja vesisäkkäissä.

Mikä on lähentyvä evoluutio?

Kuvittelemme, että tapaamme kaksi ihmistä, jotka ovat fyysisesti melko samanlaisia. Molemmilla on sama korkeus, silmien väri ja hiusväri. Niiden ominaisuudet ovat myös samankaltaiset. Oletetaan todennäköisesti, että nämä kaksi ihmistä ovat sisaruksia, serkkuja tai ehkä kaukaisia ​​sukulaisia.

Tästä huolimatta ei olisi yllättävää oppia, että esimerkissämme olevien ihmisten välillä ei ole läheistä perhesuhdetta. Sama pätee laajassa mittakaavassa evoluutiossa: joskus samanlaisilla muodoilla ei ole uudempaa yhteistä esi-isää.

Eli koko evoluutiossa piirteet, jotka ovat samanlaisia ​​kahdessa tai useammassa ryhmässä, voidaan hankkia itsenäisesti.

Yleiset määritelmät

Biologit käyttävät kahta yleistä määritelmää evoluution lähentymiseen tai konvergenssiin. Molemmat määritelmät vaativat kahden tai useamman rivin kehittyvän merkit toistensa suhteen. Määritelmään sisältyy yleensä termi "evoluutio riippumattomuus", vaikka se on implisiittinen.

Määritelmät eroavat kuitenkin spesifisestä evoluutioprosessista tai mekanismista, jota vaaditaan kuvion saamiseksi.

Jotkut konvergenssin määritelmät, joilta puuttuu mekanismi, ovat seuraavat: "samankaltaisten ominaisuuksien itsenäinen evoluutio esi-isäpiirteestä" tai "samanlaisten ominaisuuksien kehittyminen itsenäisissä evoluutiolinjoissa".

Ehdotetut mekanismit

Sen sijaan muut kirjoittajat mieluummin integroivat mekanismin koevoluution käsitteeseen kuvion selittämiseksi.

Esimerkiksi "samanlaisten piirteiden itsenäinen kehitys kaukaisesti sukulaisissa organismeissa johtuen sopeutumisesta samanlaisiin ympäristöihin tai elämänmuotoihin".

Molempia määritelmiä käytetään laajasti tieteellisissä artikkeleissa ja kirjallisuudessa. Evoluutiokonvergenssin ratkaiseva idea on ymmärtää, että mukana olevien sukulaisten yhteisellä esi-isällä oli erilainen lähtötila.

Evoluutiovaikutukset

Seurauksena konvergenssin määritelmästä, joka sisältää mekanismin (mainittu edellisessä osassa), tämä selittää fenotyyppien samankaltaisuuden taksonien koettavien selektiivisten paineiden samankaltaisuuden ansiosta.

Tätä tulkitaan evoluution valossa mukautuksilla. Toisin sanoen piirteet, jotka saadaan konvergenssin avulla, ovat mukautuksia mainittuun ympäristöön, koska se lisäisi jollain tavalla niiden kuntoa.

On kuitenkin tapauksia, joissa tapahtuu evoluutiokonvergenssi eikä piirre ole mukautuva. Eli mukana olevat linjat eivät ole samojen selektiivisten paineiden alaisia.

Evoluutiokonvergenssi versus rinnakkaisuus

Kirjallisuudessa on tavallista löytää ero lähentymisen ja rinnakkaisuuden välillä. Jotkut kirjoittajat käyttävät vertailtavien ryhmien välistä evoluutioetäisyyttä näiden kahden käsitteen erottamiseksi.

Ominaisuuden toistuvaa kehitystä kahdessa tai useammassa organismiryhmässä pidetään rinnakkaisena, jos samankaltaiset fenotyypit kehittyvät sukulaisilla linjoilla, kun taas lähentymiseen sisältyy samanlaisten piirteiden kehittyminen erillisissä tai suhteellisen kaukana olevissa linjoissa.

Toisella lähentymisen ja rinnakkaisuuden määritelmällä pyritään erottamaan ne rakenteeseen liittyvien kehityspolkujen kannalta. Tässä yhteydessä lähentyvä evoluutio tuottaa samanlaisia ​​ominaisuuksia eri kehitysreitteillä, kun taas rinnakkainen evoluutio tekee samanlaisten reittien kautta.

Ero rinnakkaisten ja konvergenttien evoluutioiden välillä voi kuitenkin olla kiistanalaisia ​​ja niistä tulee vieläkin monimutkaisempia, kun siirrytään kyseisen ominaisuuden molekyylipohjan tunnistamiseen. Näistä vaikeuksista huolimatta molempiin käsitteisiin liittyvät kehitysvaikutukset ovat huomattavat.

Lähentyminen verrattuna eroon

Vaikka valinta suosii samanlaisia ​​fenotyyppejä samanlaisissa ympäristöissä, se ei ole ilmiö, jota voidaan soveltaa kaikissa tapauksissa.

Muotoon ja morfologiaan liittyvät yhtäläisyydet voivat johtaa organismien kilpailemaan keskenään. Tämän seurauksena valinta suosii paikallisesti rinnakkain esiintyvien lajien välisiä eroja, mikä aiheuttaa jännityksen tietylle elinympäristölle odotettavissa olevien lähentymis- ja eroasteasteiden välillä.

Läheiset henkilöt, joilla on huomattava kapealla päällekkäisyys, ovat tehokkaimpia kilpailijoita - fenotyyppisen samankaltaisuuden perusteella, joka johtaa heitä hyödyntämään resursseja samalla tavalla.

Näissä tapauksissa erilainen valinta voi johtaa adaptiiviseen säteilyyn kutsuttuun ilmiöön, jossa suvun perimä aiheuttaa erilaisia ​​lajeja, joilla on monimuotoinen ekologinen rooli lyhyessä ajassa. Adaptiivista säteilyä edistäviin olosuhteisiin kuuluu muun muassa ympäristön heterogeenisyys, saalistajien puuttuminen.

Mukautuvaa säteilyä ja yhtenäistä evoluutiota pidetään saman "evoluutiokolikon" molemmina puolina.

Millä tasolla lähentyminen tapahtuu?

Ymmärrettäessä eroa evoluutiokonvergenssin ja rinnakkaisten välillä, herättää erittäin mielenkiintoinen kysymys: Kun luonnollinen valinta suosii samanlaisten piirteiden kehitystä, tapahtuuko se samoissa geeneissä vai voiko siihen liittyä erilaisia ​​geenejä ja mutaatioita, jotka johtavat samanlaisiin fenotyyppeihin?

Toistaiseksi saatujen todisteiden perusteella vastaus molempiin kysymyksiin näyttää olevan kyllä. On tutkimuksia, jotka tukevat molempia väitteitä.

Vaikka tähän mennessä ei ole olemassa konkreettista vastausta siihen, miksi joitain geenejä "käytetään uudelleen" evoluutio evoluutiossa, on empiiristä näyttöä, jonka tarkoituksena on selvittää asia.

Muutokset, jotka koskevat samoja geenejä

Esimerkiksi kasvien kukinta-ajan toistuvan kehityksen, hyönteismyrkkyresistenssin ja selkärankaisten ja selkärangattomien pigmentoitumisen on osoitettu tapahtuvan muutosten kautta, jotka koskevat samoja geenejä.

Tietyillä ominaisuuksilla vain pieni määrä geenejä voi muuttaa ominaisuutta. Tarkastellaan näköä: värinäön muutosten on välttämättä tapahduttava opsiinigeeneihin liittyvissä muutoksissa.

Sitä vastoin muissa ominaisuuksissa geenejä, jotka hallitsevat niitä, on enemmän. Noin 80 geeniä osallistuu kasvien kukinnan aikoihin, mutta muutokset ovat osoittautuneet evoluution aikana vain harvoissa.

esimerkit

Vuonna 1997 Moore ja Willmer ihmettelivät, kuinka yleinen lähentymisilmiö on.

Näille kirjailijoille tämä kysymys jää vastaamattomaksi. He väittävät, että toistaiseksi kuvattujen esimerkien perusteella lähentymisaste on suhteellisen korkea. He väittävät kuitenkin, että orgaanisten olentojen evoluutiokonvergenssi on edelleen merkittävästi aliarvioitu.

Evolution-kirjoissa löydämme kymmenkunta klassista esimerkkiä lähentymisestä. Jos lukija haluaa laajentaa tietämistään aiheesta, hän voi tutustua McGheen kirjaan (2011), josta hän löytää lukuisia esimerkkejä elämän puun eri ryhmistä.

Lento selkärankaisilla

Orgaanisissa olennoissa yksi hämmästyttävimpiä esimerkkejä evoluution lähentymisestä on lennon esiintyminen kolmella selkärankaisella suvulla: lintuilla, lepakoilla ja nyt sukupuuttoon sammuvilla pterodaktyyleillä.

Itse asiassa lähentyminen nykypäivän lentävissä selkärankaisryhmissä ylittää sen, että eturaajat on muunnettu rakenteiksi, jotka sallivat lennon.

Sarja fysiologisia ja anatomisia mukautuksia on jaettu molemmille ryhmille, kuten ominaisuus, jolla on lyhyemmät suolet, mikä oletetaan vähentävän yksilön massaa lennon aikana, mikä tekee siitä halvemman ja miellyttävämmän.

Vielä yllättävämpää on, että eri tutkijat ovat löytäneet evoluutioiden lähentymiset lepakoiden ja lintujen ryhmissä perhetasolla.

Esimerkiksi Molossidae-perheen lepakot ovat samanlaisia ​​kuin lintujen Hirundinidae-perheen jäsenet (niellä ja liittolaiset). Molemmille ryhmille on ominaista nopea lento korkeilla korkeuksilla, joilla on samanlaiset siipit.

Samoin Nycteridae-perheen jäsenet lähentyvät eri tavoin passeriinilintujen (Passeriformes) kanssa. Molemmat lentävät pienellä nopeudella ja kykenevät liikkumaan kasvillisuuden läpi.

Aye-aye ja jyrsijät

Erinomainen esimerkki evoluutioiden lähentymisestä löytyy, kun analysoidaan kahta nisäkäsryhmää: eilen ja oravia.

Nykyään aye-aye (Daubentonia madagascariensis) luokitellaan Madagaskarin endeemiseksi päärynäkäyttöön. Heidän epätavallinen ruokavalio koostuu pääosin hyönteisistä.

Siten, aye-aye-alueella on mukautuksia, jotka ovat liittyneet sen troofisiin tapoihin, kuten akuutti kuulo, pidennys keskisormessa ja hampaat kasvavien etuhammasten kanssa.

Hammasproteesin suhteen se muistuttaa monin tavoin jyrsijän omaa. Ei vain etuhammasten ulkonäön lisäksi, heillä on myös poikkeuksellisen samanlainen hammaslääke.

Näkymä kahden takson välillä on niin silmiinpistävä, että ensimmäiset taksonomistit luokittelivat aye-aye yhdessä muiden oravien kanssa Sciurus-sukuun.

Viitteet

1. Doolittle, RF (1994). Lähentyvä kehitys: tarve olla selkeä. Biokemiallisten tieteiden suuntaukset, 19 (1), 15-18.
2. Greenberg, G., & Haraway, MM (1998). Vertaileva psykologia: käsikirja. Routledge.
3. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
4. Losos, JB (2013). Princetonin opas evoluutioon. Princeton University Press.
5. McGhee, GR (2011). Konvergenssi evoluutio: rajalliset muodot kauneimpia. MIT Paina.
6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, PG (2018). Konvergenssi evoluutio Euarchontogliresissa. Biologiakirjeet, 14 (8), 20180366.
7. Rice, SA (2009). Tietosanakirja evoluutiosta. Infobase-julkaisu.
8. Starr, C., Evers, C., ja Starr, L. (2010). Biologia: käsitteet ja sovellukset ilman fysiologiaa. Cengagen oppiminen.
9. Stayton CT (2015). Mitä konvergenssi evoluutio tarkoittaa? Lähentymisen tulkinta ja sen vaikutukset evoluution rajojen etsimisessä. Interface focus, 5 (6), 20150039.
10. Wake, DB, Wake, MH ja Specht, CD (2011). Homoplasia: kuvion havaitsemisesta evoluutioprosessin ja mekanismin määrittämiseen. tiede, 331 (6020), 1032-1035.