Az evolúció típusai

Itt vagyunk mind Homo
Evolúció
Ikon evolúció.svg
Releváns hominidák
Egy fokozatos tudomány
Sima majom üzlet

A biológiai evolúció az idők folyamán többféle mintát követhet. Az olyan tényezők, mint a környezeti és a ragadozó nyomás, különböző hatással lehetnek az azoknak kitett fajok fejlődésének módjára. Az evolúciós biológusok ezeket a különböző mintákat divergens , konvergens , és párhuzamos evolúció .

Tartalom

Divergens evolúció

Amikor az emberek meghallják az „evolúció” szót, akkor általában divergens evolúcióra gondolnak, arra az evolúciós mintára, amelyben (például) két faj fokozatosan egyre különbözőbbé válik. Divergens evolúció akkor következik be, amikor egy adott populációból származó csoport új fajgá fejlődik. A különféle környezeti viszonyokhoz való alkalmazkodás érdekében a két csoport különálló fajokká fejlődik a környezeti körülmények által vezérelt igények eltérései miatt. Nagy mértékben, a divergens evolúció az első élő sejtektől kezdve létrehozhatja a földi élet jelenlegi sokféleségét. Kisebb mértékben megmagyarázhatja az emberek és a majmok evolúcióját egy közös prímás ősből. Molekuláris skálán az enzimek új katalitikus funkcióinak és a membránfehérje topológiájának fejlődésével számolhat.

Divergens evolúció és specifikáció

Ha egy adott organizmusra különféle szelektív nyomás hat, az adaptív tulajdonságok széles skáláját eredményezheti. Ha csak egy szerkezetet veszünk figyelembe a szervezeten, ezek a változások vagy hozzáadhatják a szerkezet eredeti funkcióját, vagy teljesen megváltoztathatják azt. A divergens evolúció spekulációhoz, vagy egy új faj kifejlődéséhez vezet. Divergencia a rokon organizmusok bármely csoportjában előfordulhat. A különbségeket a különböző szelektív nyomások okozzák. A növények vagy állatok bármely nemzetsége eltérő evolúciót mutathat. Egy példa magában foglalhatja a virágtípusok sokféleségét a orchideák . Minél nagyobb a jelen lévő különbségek száma, annál nagyobb a divergencia. A tudósok feltételezik, hogy annál inkább, hogy két hasonló faj eltér egymástól, az hosszabb időtartamot jelez, amely alatt a divergencia megtörtént.

Példák a divergens evolúcióra

A természet számos példát kínál a divergens evolúcióra.

  • Ha egy szigeten egy szabadon kereszteződő populációt elválaszt egy gát, például egy új folyó, akkor az idők folyamán az organizmusok elkezdhetnek eltérni. Ha a sziget ellentétes végei eltérő nyomást gyakorolnak a lakosságra, ez eltérő evolúciót eredményezhet.
  • Ha egy bizonyos csoportja madarak ugyanazon fajba tartozó más madarak populációjában a kóros szélingadozások miatt kijönnek a szokásos vándorútjukról, új környezetbe kerülhetnek. Ha az új környezet táplálékforrása olyan, hogy a populációnak csak egy változatos csőrű madarai képesek táplálkozni, akkor ez a tulajdonság szelektív túlélési előnyének köszönhetően fejlődik. Ugyanazok a fajok az eredeti földrajzi helyzetben és az eredeti táplálékforrással nem igénylik ezt a csőrjellemzőt, ezért másképp fognak fejlődni.
  • Divergens evolúció történt a vörös róka és a kit róka esetében is. Míg a róka a sivatagban él, ahol a kabátja segít leplezni ragadozóit, a vörös róka erdőkben él, ahol vörös kabátja beolvad a környezetébe. A sivatagban az éghajlat megnehezíti az állatok számára a testhő eltüntetését. A róka fülének nagyobb a felülete, így hatékonyabban tudja eltávolítani a felesleges testhőt. A különböző rókák eltérő evolúciós sorsát elsősorban a különböző környezeti feltételek és az alkalmazkodási követelmények határozzák meg, nem pedig a genetikai különbségek. Ha egy faj minden tagja ugyanabban a környezetben él, akkor valószínűleg hasonlóan fog fejlődni. A divergens evolúciót megerősíti a DNS-elemzés, ahol kimutatható, hogy az eltérő fajok genetikailag hasonlóak.
  • Az emberi lábfej nagyon eltérőnek bizonyult a majom lábától, annak ellenére, hogy közös a főemlősök őse. Úgy gondolják, hogy egy új faj (ember) azért alakult ki, mert már nem volt szükség a fákról való kilengésre. A földön történő egyenes járás a lábfej megváltozását ösztönözte, ami véletlenül jobb sebességet és egyensúlyt nyújtott. Ezek az eltérő tulajdonságok hamar olyan tulajdonságokká váltak, amelyek a földi mozgás megkönnyítésének eredményeként alakultak ki. Bár az emberek és a majmok genetikailag hasonlóak, különböző természetes élőhelyeik különböző fizikai tulajdonságokat mozdítottak elő a túlélés érdekében.

Konvergens evolúció

A konvergens evolúció nehézségeket okoz olyan tanulmányi területeken, mint pl összehasonlító anatómia . A konvergens evolúció akkor következik be, amikor a különböző származású fajok hasonló környezetben vagy más szelekciós nyomás miatt hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek. Azok a környezeti körülmények, amelyek az adaptáció érdekében hasonló fejlődési vagy szerkezeti átalakításokat igényelnek, konvergens evolúcióhoz vezethetnek, annak ellenére, hogy a fajok származásukban különböznek egymástól. Ezek az adaptációs hasonlóságok, amelyek ugyanazon szelektív nyomás eredményeként merülnek fel, félrevezethetik a faj természetes evolúcióját kutató tudósokat. A konvergens evolúció problémákat vet fel a paleontológusok számára is, amelyek evolúciós mintákat alkalmaznak a taxonómiában, vagy a különböző organizmusok rokonság alapján történő kategorizálását és osztályozását. Ez gyakran helytelen kapcsolatokhoz és hamis evolúciós jóslatokhoz vezet.

Példák a konvergens evolúcióra

(1) Pterosaur
(2) Denevér
(3) Madár

A konvergens evolúció egyik legjobb példája a hogyan madarak , denevérek és pterosaurusok (az összes különböző taxon, amely különböző időkben különböző vonalak mentén alakult ki) képesek voltak repülni. Fontos, hogy minden faj függetlenül alakította ki a szárnyait. Ezek a fajok nem a jövőbeli körülményekre való felkészülés érdekében fejlődtek ki, hanem a repülés fejlődését a hasonló környezeti feltételek által előidézett szelektív nyomás indukálta, annak ellenére, hogy különböző időpontokban voltak. Egyetlen faj fejlődési potenciálja sem korlátlan, elsősorban a genetikai képességek eredendő korlátai miatt. Csak az adaptáció szempontjából hasznos változások maradnak meg. A környezeti feltételek változása azonban kevésbé hasznos funkcionális struktúrákhoz vezethet, például a szárnyak előtt esetlegesen létező függelékekhez. A környezeti feltételeknek egy újabb változása a függelék megváltoztatását eredményezheti, hogy az új feltételeknek megfelelően hasznosabb legyen.



Például az összes repülő állat szárnya nagyon hasonló, mert az aerodinamika ugyanazok a törvényei érvényesek. Ezek a törvények meghatározzák azokat a konkrét kritériumokat, amelyek a szárny alakját, a szárny méretét vagy a repüléshez szükséges mozgásokat szabályozzák. Mindezek a jellemzők függetlenek az érintett állattól vagy a fizikai helytől. Annak megértése, hogy az egyes fajok miért fejlesztették ki a repülési képességet, a lehetséges funkcionális adaptációk megértésén alapszik, a viselkedés és a környezeti feltételek alapján, amelyeknek a faj ki volt téve. Bár csak elméletek állíthatók elő a kihalt fajokról és a repülésről, mivel ezeket a viselkedéseket a fosszilis feljegyzések alapján meg lehet jósolni, ezek az elméletek gyakran tesztelhetők maradványaikból gyűjtött információk felhasználásával. Talán a madár vagy denevér szárnya egykor függelékeket használt más célokra, például sikláshoz, szexuális bemutatáshoz, ugráláshoz, védelemhez vagy fegyverekhez a zsákmány elfogására.

A konvergens evolúció másik példája a lábasfejűek (tintahal és polip), amelyek figyelemre méltóan hasonlítanak az emberek vagy más emberekéhez emlősök . Az emlősök és a lábasfejűek azonban teljesen külön fejlesztették ki a szemüket, mivel a gerincesek és a gerinctelenek evolúciója körülbelül 500 millió évvel ezelőtt eltér egymástól, amikor minden lény láthatatlan volt.

Különböző növényfajokban, amelyek ugyanazokkal a beporzókkal rendelkeznek, számos szerkezet és módszer hasonló a beporzó fajok növényhez vonzására. Ezek a sajátos tulajdonságok lehetővé tették mindkét faj szaporodási sikerét a beporzást szabályozó környezeti szempontok miatt, nem pedig a származás által genetikailag összefüggésben levő hasonlóságok miatt.

A konvergens evolúció másik példája a mantellák és a méreg-dart békák esete. Mérgező békák Dél-Amerikában, mantellák Madagaszkáron élnek. Teljesen nem állnak kapcsolatban, de a bőrükben azonos toxinok vannak, amelyeket hangyáktól kapnakispéldák a konvergens evolúcióra.

A konvergens evolúciót alátámasztja az a tény, hogy ezek a fajok különböző ősöktől származnak, amit DNS-elemzés is bizonyított. Nehezebb azonban megérteni azokat a mechanizmusokat, amelyek a faj jellemzőiben hasonlóságokat idéznek elő, a genetikai különbségek ellenére.

Yi qiharapnivalót élvezve

Yi qi volt egy dinoszaurusz körülbelül 160 millió évvel ezelőtt éltek, találtak Hebeiben, Kína . Egyszer a nedvesen barangolt jura ginkgo és tűlevelű fák erdei, egyik fáról a másikra siklik. A dinoszaurusz egyedülálló tulajdonsága, hogy vékony membrán segítségével repült, hasonlóan a denevérekhez. Yi qi az egyetlen ismert dinoszaurusz, akinek ez van, és remek példa erre konvergens evolúció .

Párhuzamos evolúció

Párhuzamos evolúció akkor következik be, amikor a nem rokon élőlényeknek a környezeti körülményeik jellege miatt ugyanazok a jellemzők vagy adaptív mechanizmusok fejlődnek ki. Vagy másként fogalmazva, a párhuzamos evolúció akkor következik be, amikor a hasonló környezetek hasonló adaptációkat hoznak létre. Két vagy több vonal morfológiája (vagy szerkezeti formája) hasonló módon, párhuzamos evolúcióban fejlődik együtt, nem pedig egy adott időpontban tér el vagy konvergál.

Példák a párhuzamos evolúcióra

Az egyik példa a bonyolult tollazati minták, amelyek úgy tűnik, hogy egymástól függetlenül fejlődtek ki sok különböző madárfaj között.

A Parallel Evolution molekuláris példája a represszorok és a periplazmatikus cukorkötő fehérjék ligandusspecifitása.

A párhuzamos evolúció példája a timpanális és az atympanalis szájüreg esetén a hawkmothokban vagy a Sphingidae fajokban. Ezek rovarok kifejlesztettek egy dobhártyát vagy dobhártyát, amely hasonló az emberhez, mint a hangon keresztüli kommunikáció eszköze. A hangok dobhártyát borító membrán rezgését váltják ki, amelyet dobhártyának hívnak. Ezeket a rezgéseket a dobhártya felszínén lévő kis fehérjék észlelik, amelyeket hallási receptoroknak neveznek. A Sphingidae fajokon belül két különböző alcsoport hallásképességre tett szert azzal, hogy szájrészében változásokat fejlesztett ki egy kifejezetten független evolúciós úton.

A hallórendszer biomechanikájának vizsgálatával kiderül, hogy ezen alcsoportok közül csak egynek van timpanja. A másik alcsoport egy másik szájszerkezetet fejlesztett ki, amely nem rendelkezik typanummal, de funkcionális jellemzőkkel rendelkező szájnyílása lényegében megegyezik a timpanum alcsoportjával. Az evolúciós jelentősége annak, hogy a hallási képességek hogyan fejlődtek párhuzamosan egy faj két különböző alcsoportjában, megmutatja, hogy különféle mechanizmusok létezhetnek, amelyek hasonló funkcionális képességekhez vezetnek, különböző eszközökkel ugyanazon funkcionális tulajdonság megszerzéséhez. Mindkét alcsoport esetében a hallásnak fontos jellemzőnek kellett lennie a faj életben maradásához, tekintettel a környezeti feltételekre.

Párhuzamos evolúció és specifikáció

A párhuzamos speciáció a párhuzamos evolúció olyan típusa, amelyben a szorosan kapcsolódó populációk reproduktív inkompatibilitását olyan tulajdonságok határozzák meg, amelyek egymástól függetlenül fejlődnek a különböző környezetekhez való alkalmazkodás miatt. Ezek az elkülönülő populációk reproduktív szempontból nem kompatibilisek, és csak azok a populációk, amelyek hasonló környezeti körülmények között élnek, kevésbé valószínű, hogy reproduktív módon izolálódnának. Ily módon a párhuzamos speciáció azt sugallja, hogy jó bizonyítékok vannak a speciációhoz vezető természetes szelektív nyomásokra, különösen azért, mert a rokon populációk közötti reproduktív inkompatibilitás összefüggésben áll a különböző környezeti feltételekkel, nem pedig a földrajzi vagy genetikai távolságokkal.