КОЕВОЛЮЦІЯ: ТЕОРІЯ, ТИПИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Коеволюції є поворотним еволюційним зміною , яке включає в себе два або більше видів. Явище є результатом взаємодії між ними. Різні взаємодії між організмами - конкуренція, експлуатація та взаємність - призводять до важливих наслідків в еволюції та диверсифікації відповідних ліній.

Деякі приклади еволюційних систем - це взаємозв'язок між паразитами та їх господарями, рослинами та травоїдними тваринами, які живляться ними, або антагоністичні взаємодії між хижаками та їх здобиччю.

Джерело: Brocken Inaglory

Коеволюція вважається одним із явищ, що зумовлюють велику різноманітність, якою ми милуємося сьогодні, що викликається взаємодією між видами.

На практиці довести, що взаємодія - це подія коеволюції, непросте завдання. Хоча взаємодія між двома видами, очевидно, ідеальна, це не є достовірним доказом коеволюційного процесу.

Один із підходів полягає у використанні філогенетичних досліджень для перевірки наявності подібної структури диверсифікації. У багатьох випадках, коли філогенези двох видів є конгруентними, передбачається, що між обома лініями існує коеволюція.

Види взаємодії

Перш ніж заглиблюватись у питання, пов'язані з коеволюцією, необхідно згадати типи взаємодій, що відбуваються між видами, оскільки вони мають дуже важливі еволюційні наслідки.

Конкуренція

Види можуть конкурувати, і ця взаємодія призводить до негативного впливу на ріст або розмноження залучених особин. Конкуренція може бути внутрішньовидовою, якщо вона відбувається між представниками одного виду, або міжвидовою, коли особини належать до різних видів.

В екології використовується "принцип конкурентного виключення". Ця концепція передбачає, що види, які конкурують за однакові ресурси, не можуть стабільно конкурувати, якщо решта екологічних факторів залишаються постійними. Іншими словами, два види не займають однакової ніші.

У цьому виді взаємодії один вид завжди закінчується виключенням іншого. Або вони поділяються на якийсь розмір ніші. Наприклад, якщо два види птахів живляться одними і тими ж зонами відпочинку, то для продовження співіснування вони можуть мати свої піки активності в різний час доби.

Експлуатація

Другий тип взаємодії між видами - експлуатація. Тут вид X стимулює розвиток виду Y, але це Y гальмує розвиток X. Типові приклади включають взаємодію між хижаком та здобиччю, паразитами з господарями та рослинами з травоїдними тваринами.

Що стосується травоїдних тварин, постійно спостерігається розвиток механізмів детоксикації на тлі вторинних метаболітів, які виробляє рослина. Так само рослина перетворюється в токсини ефективніше, щоб вигнати їх.

Те саме стосується взаємодії хижак-здобич, де здобич постійно вдосконалює свою здатність до втечі, а хижаки збільшують свої здібності до нападу.

Мутуалізм

Останній тип стосунків передбачає вигоду або позитивне відношення для обох видів, які беруть участь у взаємодії. Тоді йдеться про "взаємну експлуатацію" між видами.

Наприклад, взаємність між комахами та їх запилювачами приносить користь для обох: комахи (або будь-який інший запилювач) отримують користь від рослинних поживних речовин, тоді як рослини отримують розпорошення своїх гамет. Симбіотичні стосунки - ще один відомий приклад взаємності.

Визначення коефіцієнта

Коеволюція відбувається, коли два або більше видів впливають на еволюцію іншого. Строго кажучи, під коеволюцією розуміється зворотний вплив між видами. Необхідно відрізнити її від іншої події, яка називається послідовною еволюцією, оскільки зазвичай виникає плутанина між двома явищами.

Послідовна еволюція відбувається тоді, коли один вид впливає на еволюцію іншого, але те ж саме не відбувається навпаки - взаємності немає.

Термін вперше був використаний в 1964 році дослідниками Ерліхом і Вороном.

Робота Ерліха і Рейвена над взаємодією між лептоптерами і рослинами надихнула на послідовні дослідження "коеволюції". Однак термін з часом викривився і втратив значення.

Однак першою людиною, яка здійснила дослідження, пов’язане з коеволюцією між двома видами, був Чарльз Дарвін, коли в «Походженні видів» (1859 р.) Він згадав про зв’язок між квітами та бджолами, хоча не вживав слова « коеволюція »для опису явища.

Визначення Янцен

Так, у 60-70-ті роки конкретного визначення не було, поки Янцен у 1980 р. Не опублікував записку, яка зуміла виправити ситуацію.

Цей дослідник визначив термін коеволюція як: "характеристика індивідів популяції, яка змінюється у відповідь на іншу характеристику індивідів другої популяції з наступною еволюційною реакцією другої популяції на зміну, що виникає в першій".

Хоча це визначення є дуже точним і мало на меті роз'яснити можливі неоднозначності явища коеволюції, воно не є практичним для біологів, як це важко довести.

Таким же чином, проста коадаптація не передбачає процесу коеволюції. Іншими словами, спостереження взаємодії обох видів не є надійним свідченням для того, щоб переконатися, що ми стикаємося з подією коеволюції.

Умови виникнення коеволюції

Існує дві вимоги до явища коеволюції. Одне полягає в специфіці, оскільки еволюція кожної характеристики або ознаки в одного виду обумовлена ​​селективним тиском, накладеним характеристиками інших видів, що беруть участь у системі.

Друга умова - взаємність - персонажі повинні розвиватися разом (щоб уникнути плутанини з послідовною еволюцією).

Теорії та гіпотези

Існує пара теорій, пов’язаних із явищами коеволюції. Серед них гіпотези географічної мозаїки та червоної королеви.

Гіпотеза про географічну мозаїку

Ця гіпотеза була запропонована в 1994 році Томпсоном і розглядає динамічні явища коеволюції, які можуть виникати в різних популяціях. Іншими словами, кожна географічна область чи регіон представляє свої місцеві адаптації.

Процес міграції особин відіграє фундаментальну роль, оскільки вхід та вихід варіантів мають тенденцію до гомогенізації локальних фенотипів популяцій.

Ці два явища - місцеві адаптації та міграції - є силами, відповідальними за географічну мозаїку. Результатом події є можливість знаходження різних популяцій у різних коеволюційних станах, оскільки кожна з них слідує своєю власною траєкторією у часі.

Завдяки існуванню географічної мозаїки можна пояснити тенденцію досліджень коеволюції, що проводяться в різних регіонах, але з тим самим видом бути непослідовними один з одним або в деяких випадках суперечливими.

Гіпотеза Червоної Королеви

Гіпотеза Червоної Королеви була запропонована Лі Ваном Валеном у 1973 році. Дослідник надихнувся книгою Льюїса Керрола «Аліса крізь дзеркальне скло». У уривку до розповіді автор розповідає про те, як персонажі бігають так швидко, як тільки можуть, і все ще залишаються там же.

Ван Вален розробив свою теорію, засновану на постійній вірогідності вимирання, пережитого родовищами організмів. Тобто вони не здатні «покращуватися» з часом і ймовірність вимирання завжди однакова.

Наприклад, хижаки та здобич переживають постійну гонку озброєнь. Якщо хижак вдосконалює свою здатність будь-яким чином атакувати, здобич повинна покращитися в аналогічній мірі - якщо цього не станеться, вони можуть вимерти.

Те саме відбувається у взаємовідносинах паразитів з їх господарями або травоїдними рослинами та рослинами. Це постійне вдосконалення обох задіяних видів відоме як гіпотеза Червоної Королеви.

Типи

Питома коефіцієнт

Термін "коефіцієнт" включає три основні типи. Найпростіша форма називається "питома коефіцієнт", де два види еволюціонують у відповідь на інший і навпаки. Наприклад, єдина здобич і одинокий хижак.

Цей тип взаємодії породжує еволюційну гонку озброєнь, яка призводить до розбіжності за певними ознаками або також може призвести до конвергенції у взаємних видів.

Ця конкретна модель, де задіяно мало видів, найкраще демонструє існування еволюції. Якщо вибірковий тиск був досить сильним, слід очікувати появи пристосувань та контр-адаптацій у виду.

Дифузна коефіцієнт

Другий тип називається "дифузна коефіцієнт", і він виникає, коли у взаємодії задіяно кілька видів, і вплив кожного виду не є незалежним. Наприклад, генетичні зміни стійкості господаря проти двох різних видів паразитів можуть бути пов'язані.

Цей випадок набагато частіший характер. Однак вивчити це набагато складніше, ніж специфічну коефіцієнт, оскільки існування декількох видів, що займаються, ускладнює експериментальні розробки.

Втеча та радіація

Нарешті, у нас є випадок "втечі та випромінювання", коли вид розвивається типу захисту проти ворога, якщо він буде успішним, він може поширитися, а лінія може бути диверсифікована, оскільки тиск ворожих видів не є такий сильний.

Наприклад, коли з видів рослини виділяється певна хімічна сполука, яка виявляється дуже успішною, вона може вирватися від споживання різних травоїдних тварин. Тому родовід рослини можна урізноманітнити.

Приклади

Коеволюційні процеси вважаються джерелом біорізноманіття планети Земля. Це саме особливе явище було присутнє у найважливіших подіях еволюції організмів.

Зараз ми опишемо дуже загальні приклади подій коволюції між різними лініями, а потім поговоримо про більш конкретні випадки на рівні видів.

Походження органел у еукаріотів

Однією з найважливіших подій еволюції життя було нововведення еукаріотичної клітини. Вони характеризуються наявністю справжнього ядра, відмежованого плазматичною мембраною і представленням субклітинних відділів або органел.

Є дуже надійні докази, що підтверджують походження цих клітин через коеволюцію з симбіотичними організмами, які поступилися місцем сучасним мітохондріям. Ця ідея відома як ендосимбіотична теорія.

Це ж стосується походження рослин. Згідно ендосимбіотичної теорії, хлоропласти виникли завдяки події симбіозу між бактерією та іншим більшим організмом, який у кінцевому підсумку поглинав менший.

Обидва органели - мітохондрії та хлоропласти - мають певні характеристики, що нагадують бактерії, такі як тип генетичного матеріалу, кругова ДНК та їх розмір.

Походження травної системи

Травна система багатьох тварин - це ціла екосистема, населена надзвичайно різноманітною мікробною флорою.

У багатьох випадках ці мікроорганізми відіграють вирішальну роль у перетравленні їжі, сприяючи перетравленню поживних речовин, а в деяких випадках вони можуть синтезувати поживні речовини для господаря.

Коеволюційні зв’язки між дитячою птицею та сорокою

У птахів є дуже особливе явище, пов’язане з відкладанням яєць у чужих гніздах. Ця система коеволюції складається з кріолло (Clamator glandarius) та його господаря, сороки (Pica pica).

Кладка яйця не робиться випадковим чином. Навпаки, телята обирають пари сороки, які найбільше інвестують у батьківські турботи. Таким чином, нова людина отримає кращі турботи від своїх усиновителів.

Як ти це робиш? Використання сигналів, пов’язаних із статевим вибором господаря, наприклад, більшого гнізда.

У відповідь на таку поведінку сороки зменшили розмір гнізд майже на 33% в районах, де існують молоді. Так само вони також мають активний захист догляду за гніздами.

Виводок також здатний знищити яйця сороки, сприяючи вирощуванню пташенят. У відповідь сороки збільшили кількість яєць на гніздо, щоб підвищити їх ефективність.

Найважливішою адаптацією є здатність розпізнати яйце-паразита з метою вигнання його з гнізда. Хоча паразитичні птахи виробили яйця, дуже схожі на сороки.

Список літератури

1. Дарвін, К. (1859). Про витоки видів шляхом природного відбору. Мюррей.
2. Freeman, S., Herron, JC (2002). Еволюційний аналіз. Prentice Hall.
3. Футуйма, DJ (2005). Еволюція Синауер.
4. Janzen, DH (1980). Коли це коефіцієнт. Еволюція, 34 (3), 611-612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., & Kilner, RM (2003). Ескалація еволюційної гонки озброєнь через відторгнення господаря виводкових паразитичних молодняків. Природа, 422 (6928), 157.
6. Солер, М. (2002). Еволюція: основи біології. Проект Південь.