KONVERGENS EVOLÚCIÓ: MIBŐL ÁLL, ÉS PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A konvergens evolúció fenotípusos hasonlóságok megjelenése két vagy több vonalban, függetlenül egymástól. Általában ezt a mintát akkor figyeljük meg, amikor az érintett csoportokat hasonló környezeteknek, mikrokörnyezeteknek vagy olyan életmódnak vetjük alá, amelyek egyenértékű szelektív nyomáshoz vezetnek.

Így a kérdéses fiziológiai vagy morfológiai tulajdonságok növelik a biológiai alkalmasságot (fitneszt) és a versenyképességet ilyen körülmények között. Amikor a konvergencia egy adott környezetben történik, megérthető, hogy ez a tulajdonság adaptív jellegű. További vizsgálatokra van szükség a tulajdonság funkcionalitásának igazolására, bizonyítékok felhasználásával, amelyek alátámasztják, hogy az valóban növeli a lakosság alkalmasságát.

Példák a mind a delfinek, mind az ichtiozauruszok közös tulajdonságaira. Bár a kettő nagyon hasonló, filogenetikai szempontból nagyon távol vannak, és az ott említett jellemzők egymástól függetlenül szerezhetők meg.

Forrás: Szkeptikus nézet, a Wikimedia Commonsból

A konvergens evolúció legszembetűnőbb példáinak közül megemlíthetjük a gerincesekben a repülést, a szemet a gerincesekben és a gerinctelenekben, valamint az orsót a halakban és a vízi emlősökben.

Mi az a konvergens evolúció?

Képzeljük el, hogy két olyan emberrel találkozunk, akik fizikailag nagyon hasonlóak. Mindkettőnek azonos a magassága, a szem színe és a haj színe. Jellemzőik is hasonlóak. Valószínűleg azt feltételezzük, hogy a két ember testvér, unokatestvére, vagy esetleg távoli rokon.

Ennek ellenére nem lenne meglepő, ha megtudnánk, hogy a példánkban szereplő emberek között nincs szoros családi kapcsolat. Ugyanez igaz az evolúcióban nagy léptékben: néha a hasonló formák nem oszlanak meg egy újabb közös ősnek.

Vagyis az evolúció során az olyan tulajdonságok, amelyek két vagy több csoportban hasonlóak, önállóan megszerezhetők.

Általános meghatározások

A biológusok két általános meghatározást használnak az evolúciós konvergencia vagy konvergencia szempontjából. Mindkét meghatározás megköveteli, hogy két vagy több vonal hasonló karaktereket fejlesszen ki. A meghatározás általában magában foglalja az "evolúciós függetlenség" kifejezést, bár implicit.

A definíciók azonban különböznek a mintázat megszerzéséhez szükséges evolúciós folyamatban vagy mechanizmusban.

A konvergencia néhány olyan definíciója, amelynél nincs mechanizmus, a következő: "hasonló tulajdonságok független evolúciója az ősi vonásoktól" vagy "hasonló jellemzők evolúciója független evolúciós vonalban".

Javasolt mechanizmusok

Más szerzők ezzel szemben inkább egy mechanizmust integrálnak a koevolúció fogalmába a minta magyarázata érdekében.

Például: "A hasonló tulajdonságok független fejlődése távoli rokon szervezetekben a hasonló környezetekhez vagy életformákhoz való alkalmazkodás kialakulása miatt".

Mindkét meghatározást széles körben használják a tudományos cikkekben és az irodalomban. Az evolúciós konvergencia alapvető gondolata az, hogy megértsük, hogy az érintett törzsek közös őse eltérő kezdeti állapotú volt.

Evolúciós következmények

A konvergencia meghatározását követően, amely egy mechanizmust tartalmaz (az előző szakaszban említettem), ez magyarázza a fenotípusok hasonlóságát a taxonok által tapasztalt szelektív nyomások hasonlóságának köszönhetően.

Az evolúció fényében ezt az alkalmazkodás szempontjából kell értelmezni. Vagyis azok a tulajdonságok, amelyeket a konvergencia révén kapnak, az említett környezethez való alkalmazkodás, mivel ez valamilyen módon növeli azok alkalmasságát.

Vannak azonban olyan esetek, amikor evolúciós konvergencia történik, és a tulajdonság nem adaptív. Vagyis az érintett vonal nem azonos szelektív nyomás alatt van.

Evolúciós konvergencia versus párhuzamosság

Az irodalomban szokás különbséget találni a konvergencia és a párhuzamosság között. Egyes szerzők az összehasonlítandó csoportok evolúciós távolságát használják a két fogalom szétválasztására.

A tulajdonság ismételt fejlődése két vagy több szervezetcsoportban párhuzamosnak tekinthető, ha hasonló fenotípusok alakulnak ki rokon vonalokban, míg a konvergencia magában foglalja a hasonló tulajdonságok kialakulását különálló vagy viszonylag távoli vonalokban.

A konvergencia és a párhuzamosság másik meghatározása arra törekszik, hogy szétválasztják őket a szerkezetben részt vevő fejlődési utak szempontjából. Ebben az összefüggésben a konvergens evolúció hasonló tulajdonságokat eredményez különböző fejlődési útvonalakon, míg a párhuzamos evolúció hasonló útvonalakon keresztül.

A párhuzamos és a konvergens evolúció megkülönböztetése azonban ellentmondásos lehet, és még bonyolultabbá válhat, ha a kérdéses tulajdonság molekuláris alapjának meghatározására megyünk. E nehézségek ellenére a két fogalomhoz kapcsolódó evolúciós következmények jelentősek.

Konvergencia versus divergencia

Noha a szelekció hasonló fenotípusokat részesít elő hasonló környezetben, ez nem egy olyan jelenség, amely minden esetben alkalmazható.

A hasonlóságok, az alak és a morfológia szempontjából, vezethetik az organizmusokat egymás versenyéhez. Ennek eredményeként a szelekció eltérően támogatja a lokálisan egyidejűleg élő fajok közötti eltérést, feszültséget teremtve egy adott élőhelyre várható konvergencia- és eltérési fokok között.

A közeli és jelentős niche-átfedéssel rendelkező egyének a legerősebb versenytársak - fenotípusos hasonlóságuk alapján, amely arra készteti őket, hogy hasonló módon hasznosítsák az erőforrásokat.

Ezekben az esetekben az eltérő szelekció olyan adaptív sugárzásnak nevezett jelenséget eredményezhet, amelyben az egyik vonal különböző fajok kialakulásához vezet, rövid idő alatt nagyon sokféle ökológiai szerepet tölt be. Az adaptív sugárzást elősegítő feltételek között szerepel többek között a környezeti heterogenitás, a ragadozók hiánya.

Az adaptív sugárzást és a konvergens evolúciót ugyanazon "evolúciós érme" két oldalának tekintik.

Milyen szinten történik a konvergencia?

Az evolúciós konvergencia és a párhuzamok közötti különbség megértésekor nagyon érdekes kérdés merül fel: ha a természetes szelekció hasonló tulajdonságok kialakulását támogatja, akkor ugyanazon gének alatt történik-e, vagy tartalmazhat-e különféle géneket és mutációkat, amelyek hasonló fenotípusokat eredményeznek?

Az eddig gyűjtött bizonyítékok alapján a válasz mindkét kérdésre igennek tűnik. Vannak olyan tanulmányok, amelyek mindkét érvet alátámasztják.

Bár eddig nincs konkrét válasz arra, hogy egyes géneket miért "használnak fel" az evolúciós evolúcióban, vannak empirikus bizonyítékok, amelyek célja az ügy tisztázása.

Változások ugyanazon génekben

Például kimutatták, hogy a növényekben a virágzási idő ismételt alakulása, a rovarok rovarirtó rezisztenciája, valamint a gerinces és gerinctelenek pigmentációja ugyanazon géneket érintő változások révén alakul ki.

Bizonyos tulajdonságok esetén azonban csak kevés gén képes megváltoztatni a vonást. Vegyük a látást: a színlátásban bekövetkező változásoknak szükségszerűen az opsin génekkel kapcsolatos változásoknak kell megtörténniük.

Ezzel szemben más jellemzőkben a gének, amelyek kontrollálják őket, sokkal többek. Körülbelül 80 gén vesz részt a növények virágzásában, ám az evolúció során csak néhányban mutattak változást.

Példák

1997-ben Moore és Willmer azon töprengett, vajon milyen gyakori a konvergencia jelensége.

E szerzők számára ez a kérdés megválaszolatlan marad. Azt állítják, hogy az eddig leírt példák alapján viszonylag magas a konvergencia szintje. Azt állítják azonban, hogy a szerves lények evolúciós konvergenciáját továbbra is jelentõsen alábecsülik.

Az evolúciós könyvekben tucat klasszikus példát találunk a konvergenciára. Ha az olvasó szeretné bővíteni a témával kapcsolatos ismereteit, tanulmányozhatja McGhee könyvét (2011), ahol számos példát talál az életfa különböző csoportjaiba.

Repülés gerinces

A bio lényekben az evolúciós konvergencia egyik legcsodálatosabb példája a repülés három gerinces vonalban való megjelenése: madarak, denevérek és a ma már kihalt pterodaktilok.

Valójában a mai repülő gerinces csoportok konvergenciája meghaladja az elülső lábak olyan szerkezetre való átalakítását, amely lehetővé teszi a repülést.

A fiziológiai és anatómiai alkalmazkodás sorozata megoszlik mindkét csoport között, például a rövidebb belek tulajdonsága, amely feltételezhetően csökkenti az egyén tömegét repülés közben, olcsóbbá és érzelmesebbé téve azt.

Még ennél is meglepőbb, hogy a különféle kutatók a denevérek és a madarak csoportjain belül evolúciós konvergenciákat találtak a család szintjén.

Például a Molossidae családba tartozó denevérek hasonlóak a madarakban a Hirundinidae család tagjaihoz (fecskék és szövetségesek). Mindkét csoportra jellemző a gyors repülés, nagy magasságban, hasonló szárnyakkal.

Hasonlóképpen, a Nycteridae család tagjai különféle tekintetben konvergálnak a járómadarakkal (Passeriformes). Mindkettő alacsony sebességgel repül, és képes vegetálni a növényzeten keresztül.

A fáj és nem rágcsálók

Az evolúciós konvergencia kiemelkedő példája az emlőscsoportok két csoportjának elemzésekor található: a tegnapi és a mókusok.

Manapság a fájdalmas fájdalmat (Daubentonia madagascariensis) Madagaszkárra endemikus lemuriform főemlősként sorolják be. Szokatlan étrendjük alapvetően rovarokból áll.

Így a fájdalmas szemmel vannak olyan adaptációk, amelyek kapcsolatban állnak a trofikus szokásaival, például heves hallás, a középső ujj meghosszabbítása és a fogak növekvő metszőfogai.

A protézis szempontjából több szempontból hasonlít egy rágcsálóhoz. Nemcsak az metszők megjelenésénél, hanem rendkívül hasonló fogászati ​​készítményben is megtalálhatók.

A két taxon közti megjelenés annyira feltűnő, hogy az első taxonómusok a szemhéjakat, a többi mókusokkal együtt, a Sciurus nemzetségbe sorolták.

Irodalom

1. Doolittle, RF (1994). Konvergens evolúció: az egyértelműség szükségességének. A biokémiai tudomány alakulása, 19. (1), 15-18.
2. Greenberg, G. és Haraway, MM (1998). Összehasonlító pszichológia: Kézikönyv. Routledge.
3. Kliman, RM (2016). Az evolúciós biológia enciklopédia. Academic Press.
4. Losos, JB (2013). A Princeton útmutatása az evolúcióhoz. Princeton University Press.
5. McGhee, GR (2011). Konvergens evolúció: a korlátozott formák a legszebbek. MIT Nyomja meg.
6. Morris, P., Cobb, S., és Cox, PG (2018). Konvergens evolúció az Euarchontoglires-ben. Biológiai levelek, 14 (8), 20180366.
7. Rice, SA (2009). Az evolúció enciklopédia. Infobase Publishing.
8. Starr, C., Evers, C., és Starr, L. (2010). Biológia: fogalmak és alkalmazások élettan nélkül. Cengage tanulás.
9. Stayton CT (2015). Mit jelent a konvergens evolúció? A konvergencia értelmezése és következményei az evolúció korlátainak keresésében. Interfész fókusz, 5 (6), 20150039.
10. Wake, DB, Wake, MH és Specht, CD (2011). Homoplazia: a minta felismerésétől az evolúció folyamatának és mechanizmusának meghatározásáig. science, 331 (6020), 1032-1035.