Evolutsiooni tüübid

Me oleme kõik siin Homo
Evolutsioon
Ikooni evolutsioon.svg
Asjakohased hominiidid
Järk-järguline teadus
Tavaline ahviäri

Bioloogiline evolutsioon võib aja jooksul järgida mitut erinevat mustrit. Sellised tegurid nagu keskkond ja röövrõhk võivad avaldada erinevat mõju neile kokkupuutuvate liikide arengule. Evolutsioonibioloogid on need erinevad mustrid sildistanud lahknev , lähenev ja paralleelne evolutsioon .


Sisu

Erinev evolutsioon

Sõna „evolutsioon“ kuuldes mõtlevad inimesed kõige sagedamini erinevast evolutsioonist, evolutsioonilisest mustrist, kus (näiteks) kaks liiki muutuvad järk-järgult järjest erinevamaks. Divergentne areng toimub siis, kui konkreetse populatsiooni rühm areneb uueks liigiks. Erinevate keskkonnatingimustega kohanemiseks arenevad need kaks rühma keskkonnatingimustest tulenevate nõudmiste erinevuste tõttu erinevateks liikideks. Suures mastaabis võib lahknev evolutsioon tekitada elu praeguse mitmekesisuse maa peal alates esimestest elusrakkudest. Väiksemas plaanis võiks see selgitada inimeste ja ahvide arengut primaatide ühisest esivanemast. Molekulaarsel skaalal võiks see arvestada ensüümide uute membraanifunktsioonide ja membraanivalgu topoloogia arengut.

Erinev evolutsioon ja spetsiifika

Kui konkreetsele organismile mõjuvad erinevad selektiivsed rõhud, võivad tulemuseks olla mitmesugused adaptiivsed omadused. Kui arvestada ainult ühe struktuuriga organismil, võivad need muutused kas lisada struktuuri algsele funktsioonile või muuta seda täielikult. Erinev evolutsioon toob kaasa spetsiifika või uue liigi arenemise. Divergents võib esineda mis tahes seotud organismide rühmas. Erinevused tekivad erinevatest selektiivsetest rõhkudest. Mis tahes taimede või loomade perekond võib näidata lahknevat arengut. Näide võib hõlmata lilletüüpide mitmekesisust orhideed . Mida suurem on erinevuste arv, seda suurem on lahknevus. Teadlased oletavad, et rohkem kui kaks sarnast liiki lähevad lahku, näitab pikemat aega, mille jooksul lahknemine on toimunud.


Näited lahknevast evolutsioonist

Loodus pakub palju näiteid lahknevast evolutsioonist.

  • Kui saarel vabalt ristuv populatsioon eraldub tõkkepuuga, näiteks uue jõega, siis võivad organismid aja jooksul hakata lahku minema. Kui saare vastaskülgedel on elanikkonnale erinev surve, võib selle tulemuseks olla erinev areng.
  • Kui teatud rühm linnud teiste sama liigi lindude populatsioonis kaldub tavapärasest rändeteest ebanormaalsete tuule kõikumiste tõttu välja, võivad nad sattuda uude keskkonda. Kui toiduallikas on uues ümbruses selline, et toituda saavad ainult nokaga variandiga populatsiooni linnud, siis see omadus areneb tänu selektiivsele ellujäämiseelule. Esialgses geograafilises asukohas ja algse toiduallikaga samad liigid ei vaja seda nokaomadust ja arenevad seetõttu erinevalt.
  • Erinevat evolutsiooni on toimunud ka punarebase ja kitareboksi puhul. Kui kitarrebane elab kõrbes, kus tema karv aitab teda kiskjate eest varjata, elab punane rebane metsades, kus tema punane karv sulandub ümbritsevasse piirkonda. Kõrbes muudab kliima loomadele kehasoojuse kõrvaldamise kliimaks. Kompleksrebansi kõrvad on arenenud suurema pindalaga, et see saaks tõhusamalt eemaldada liigse kehasoojuse. Erinevate rebaste erinevad evolutsioonilised saatused määravad peamiselt erinevad keskkonnatingimused ja kohanemisnõuded, mitte geneetilised erinevused. Kui kõik liigi esindajad elavad samas keskkonnas, on tõenäoline, et nad arenevad sarnaselt. Erinevat evolutsiooni kinnitab DNA analüüs, kus lahknenud liigid võivad olla geneetiliselt sarnased.
  • Inimese jalg kujunes ahvijalast väga erinevaks, hoolimata primaatide ühistest esivanematest. Spekuleeritakse, et uus liik (inimene) tekkis seetõttu, et puudelt kiikumiseks polnud enam vajadust. Püstine kõndimine maapinnal soodustas jalga muutusi, mis andsid parema kiiruse ja tasakaalu. Nendest erinevatest omadustest said peagi omadused, mis arenesid kohapeal liikumise hõlbustamise tulemusel. Ehkki inimesed ja ahvid on geneetiliselt sarnased, soodustasid nende erinevad looduslikud elupaigad ellujäämise nimel erinevaid füüsilisi omadusi.

Lähenev areng

Konvergentne areng tekitab raskusi sellistes uurimisvaldkondades nagu võrdlev anatoomia . Konvergentne evolutsioon toimub siis, kui eri päritoluga liigid hakkavad jagatud keskkonna või muu selektsioonisurve tõttu jagama analoogseid jooni. Keskkonnaolud, mis vajavad kohanemiseks sarnaseid arengu- või struktuurimuudatusi, võivad viia konvergentse arenguni, kuigi liigid on päritolu poolest erinevad. Need kohanemise sarnasused, mis tekivad sama valikulise surve tagajärjel, võivad eksitada liigi looduslikku arengut uurivaid teadlasi. Konvergentne evolutsioon tekitab probleeme ka paleontoloogidele, kes kasutavad evolutsioonilisi mustreid taksonoomias või erinevate organismide kategoriseerimist ja klassifitseerimist suguluse alusel. See viib sageli valede suhete ja valede evolutsiooniliste ennustusteni.

Näited lähenevast evolutsioonist

(1) Pterosaurus
(2) Nahkhiir
(3) lind

Üks parimaid näiteid lähenevast evolutsioonist hõlmab kuidas linnud , nahkhiired ja pterosaurused (kõik erinevad taksonid, mis arenesid erinevatel aegadel erinevatel liinidel), oskasid lennata. Oluline on see, et igal liigil tekkisid tiivad iseseisvalt. Need liigid ei arenenud tulevasteks oludeks valmistumiseks, vaid pigem põhjustas lennu arengut sarnaste keskkonnatingimuste põhjustatud selektiivne surve, kuigi nad olid eri ajahetkedel. Ühegi liigi arengupotentsiaal ei ole piiritu, peamiselt geneetiliste võimete omaste piirangute tõttu. Säilitatakse ainult muudatused, mis on kohanemisel kasulikud. Siiski võivad keskkonnatingimuste muutused viia vähem kasulike funktsionaalsete struktuurideni, näiteks lisadeni, mis võisid olla enne tiibu. Veel üks keskkonnatingimuste muutus võib uusi tingimusi arvestades muuta lisaaineid selle kasulikumaks muutmiseks.



Näiteks on kõigi lendavate loomade tiivad väga sarnased, kuna kehtivad samad aerodünaamika seadused. Need seadused määravad kindlaks konkreetsed kriteeriumid, mis reguleerivad tiiva kuju, tiiva suurust või lennuks vajalikke liikumisi. Kõik need omadused ei sõltu loomast ega füüsilisest asukohast. Mõistmise põhjus, miks iga eri liik arendas lennuvõimet, tugineb võimalike funktsionaalsete kohanduste mõistmisele, lähtudes käitumisest ja keskkonnatingimustest, millele liik kokku puutus. Kuigi väljasurnud liikide ja põgenemise kohta saab teha ainult teooriaid, kuna fossiilsete andmete põhjal saab seda käitumist ennustada, saab neid teooriaid sageli testida, kasutades nende säilmetest kogutud teavet. Võib-olla olid linnu või nahkhiirte tiivad kunagi lisandid, mida kasutati muudel eesmärkidel, näiteks libisemine, seksuaalne näitamine, hüppamine, kaitse või relvade saagi püüdmine.


Veel üks näide lähenevast evolutsioonist on peajalgsed (kalmaarid ja kaheksajalad), mis on märkimisväärselt sarnased inimeste või teiste omadega imetajad . Kuid imetajad ja peajalgsed on silmi välja arendanud täiesti eraldi, kuna selgroogsete ja selgrootute evolutsioon lahkus umbes 500 miljonit aastat tagasi, kui kõik olendid olid nägemata.

Erinevates taimeliikides, millel on ühed tolmeldajad, on paljud tolmeldavate liikide taime poole meelitamise struktuurid ja meetodid sarnased. Need eripärad võimaldasid mõlema liigi paljunemisedukust tolmeldamist reguleerivate keskkonnaaspektide, mitte aga geneetiliselt põlvnemise tõttu tekkinud sarnasuste tõttu.


Veel üks läheneva evolutsiooni näide on mantellade ja mürk-noolekonnade juhtum. Mürgitõkkekonnad elavad Lõuna-Ameerikas, mantellad Madagaskaril. Nad ei ole omavahel sugulased, kuid nende nahas on identsed toksiinid, mida nad saavad sipelgateltkaon näited lähenevast evolutsioonist.

Lähenevat evolutsiooni toetab asjaolu, et need liigid pärinevad erinevatelt esivanematelt, mida on tõestanud DNA analüüs. Vaatamata geneetika erinevustele on keerulisem mõista mehhanisme, mis selle liigi omadustega sarnasuse tekitavad, hoolimata geneetika erinevustest.

Yi qisuupiste nautimine

Yi qi oli dinosaurus umbes 160 miljonit aastat tagasi elanud Hebeist, Hiina . See hulkus kord märjas Jurassic hõlmikpuu ja okaspuude metsad, libisedes ühelt puult teisele. Selle dinosauruse ainulaadne omadus on see, et ta lendas õhukese membraani abil, umbes nagu nahkhiired. Yi qi on ainus teadaolev dinosaurus, kellel see on, ja see on selle suurepärane näide lähenev areng .

Paralleelne evolutsioon

Paralleelne areng toimub siis, kui mitteseotud organismidel tekivad keskkonnatingimuste olemuse tõttu samad omadused või adaptiivsed mehhanismid. Või teisiti öeldes toimub paralleelne evolutsioon siis, kui sarnased keskkonnad tekitavad sarnaseid kohandusi. Kahe või enama liini morfoloogiad (või struktuurivorm) arenevad koos paralleelsel evolutsioonil sarnasel viisil, selle asemel, et mingil konkreetsel ajahetkel lahkneda või läheneda.


Paralleelse evolutsiooni näited

Üheks näiteks on keerulised sulestiku mustrid, mis tunduvad paljude iseseisvate linnuliikide seas iseseisvalt arenenud.

Paralleelse evolutsiooni molekulaarne näide on repressorite ja periplasmaatiliste suhkrut siduvate valkude ligandispetsiifilisus.

Paralleelset evolutsiooni on illustreeritud hawkmothide või Sphingidae liikide tympanal ja atympanal suudmetega. Need putukad on heli kaudu suhtlemiseks välja töötanud inimestele sarnase tüümpanumi ehk trummikile. Helid kutsuvad esile trummelpinda katva membraani vibratsiooni, mida tuntakse trummikilena. Neid vibratsioone tuvastavad trummikile pinnal olevad väikesed valgud, mida nimetatakse kuulmisretseptoriteks. Sphingidae liikide sees omandasid kaks erinevat alarühma kuulmisvõime, arendades oma suupoolel muutusi selgelt iseseisva evolutsioonitee kaudu.

Kuulmissüsteemi biomehaanika uurimisel selgub, et ainult ühel neist alarühmadest on trumpanum. Teisel alarühmal on välja töötatud teistsugune suusstruktuur, millel puudub tüpaan, kuid millel on funktsionaalsete omadustega sisuliselt samad alused kui tympanumiga. Evolutsiooniline tähendus, kuidas kuulmisvõime paralleelselt liigi kahes erinevas alarühmas arenes, näitab, et eksisteerida võivad erinevad mehhanismid, mis viivad sama funktsionaalse omaduse omandamiseks erinevate vahenditega sarnaste funktsionaalsete võimete juurde. Mõlema alamrühma jaoks pidi kuulmine olema keskkonnatingimusi arvestades liikide ellujäämiseks oluline omadus.

Paralleelne evolutsioon ja spetsifikatsioon

Paralleelne spekuleerimine on paralleelse evolutsiooni tüüp, mille korral reproduktiivse kokkusobimatuse tihedalt seotud populatsioonides määravad tunnused, mis arenevad iseseisvalt erinevate keskkondadega kohanemise tõttu. Need erinevad populatsioonid ei ole reproduktiivselt kokkusobivad ja ainult sarnastes keskkonnatingimustes elavad populatsioonid on vähem tõenäoliselt reproduktiivselt isoleeritud. Sel viisil viitab paralleelne spekuleerimine, et on olemas head tõendid spetsiifilisele loomulikule selektiivsele survele, eriti kuna seotud populatsioonide reproduktiivne vastuolu on seotud pigem erinevate keskkonnatingimustega kui geograafiliste või geneetiliste kaugustega.