WikiDer > Параллельная эволюция

Parallel evolution

Параллельная эволюция - это сходное развитие признака у разных видов, которые не имеют близкого родства, но имеют сходный исходный признак в ответ на подобное эволюционное давление.[1][2]

Параллельная и конвергентная эволюция

Эволюция на аминокислота позиция. В каждом случае левая разновидность изменяется от включения аланина (A) в определенное положение в пределах белка у гипотетического общего предка, выведенного из сравнения последовательностей нескольких видов, и теперь включает серин (S) в его современной форме. . Правые виды могут подвергаться расходящийся, параллельно или конвергентная эволюция в этом положении аминокислоты относительно первого вида.

Учитывая конкретную черту, которая встречается в каждой из двух линий, происходящих от указанного предка, теоретически возможно строго определить параллельные и сходящиеся эволюционные тенденции и четко отличить их друг от друга.[2] Однако критерии определения конвергентной эволюции в противоположность параллельной эволюции на практике часто неясны, поэтому в некоторых случаях часто бывает произвольный диагноз.

Когда два вида похожи по определенному признаку, эволюция определяется как параллельная, если предки разделяли это сходство; в противном случае эволюция этого признака у этих видов определяется как конвергентная. Однако это различие не является четким. Во-первых, заявленные условия частично зависят от степени; все организмы имеют более или менее недавних общих предков. В эволюционной биологии не всегда может быть решен вопрос о том, как далеко назад искать похожих предков и насколько похожими должны быть эти предки, чтобы можно было считать, что параллельная эволюция имела место. Соответственно, некоторые ученые утверждали, что параллельная эволюция и конвергентная эволюция более или менее неразличимы.[3] Другие настаивают на том, что на практике мы не должны уклоняться от серой зоны, потому что остаются многие важные различия между параллельной и конвергентной эволюцией.[4]

Когда предковые формы не определены или неизвестны, или диапазон рассматриваемых черт четко не определен, различие между параллельной и конвергентной эволюцией становится более субъективным. Например, Ричард Докинз в Слепой часовщик описывает поразительное сходство между плацентарными и сумчатыми формами как результат конвергентной эволюции, потому что млекопитающие на соответствующих материках их предков имели долгую эволюционную историю до исчезновения динозавров. Этот период разделения позволил бы накопить множество существенных различий. Стивен Джей Гулд различались; он описал некоторые из тех же примеров, которые произошли от общего предка всех сумчатых и плацентарных и, следовательно, представляют собой параллельную эволюцию. И, конечно же, всякий раз, когда сходство может быть описано в концепции как возникшее из общего атрибута, происходящего из одной отдаленной родовой линии, это с полным правом можно рассматривать как параллельную эволюцию.

Напротив, там, где совершенно разные структуры явно были адаптированы к аналогичной форме и функциям, необходимо обязательно рассматривать эволюцию как сходящуюся. Например, рассмотрим Mixotricha paradoxa, а эукариотический микроб, который собрал систему рядов видимых реснички и базальные тела очень похожая на систему в инфузории. Однако при осмотре оказывается, что в Mixotricha paradoxa, то, что кажется ресничками, на самом деле меньше симбионт микроорганизмы; в таком случае не может быть и речи о параллельной эволюции. Опять же, по-разному ориентированные хвосты рыб и китов, произошедшие в совершенно разное время от радикально разных предков, и любое сходство в полученных потомках должно поэтому эволюционировать конвергентно; любой случай, когда родословные не развиваются одновременно в одном и том же экокосмический может быть описано как конвергентная эволюция в определенный момент времени.

Определение признака имеет решающее значение при принятии решения о том, рассматривается ли изменение как расходящееся, параллельное или сходящееся. Например, эволюция сесамовидный "большой палец" из гигантская панда конечно не параллельна большому пальцу приматы, особенно гоминины, и он также морфологически отличается от больших пальцев приматов, но с некоторых точек зрения может рассматриваться как сходящийся по функциям и внешнему виду.

Опять же, на изображении выше обратите внимание, что, поскольку серин и треонин обладают аналогичными структурами со спиртовой боковой цепью, пример, отмеченный "расходящийся" можно было бы назвать "параллельный" если аминокислоты были сгруппированы по сходству, а не рассматривались по отдельности. В качестве другого примера, если гены двух видов независимо становятся ограниченными одним и тем же регионом животных посредством регулирования определенным фактором транскрипции, это можно описать как случай параллельной эволюции, но изучение фактической последовательности ДНК, вероятно, покажет только расходящиеся изменения в положениях индивидуальных пар оснований, поскольку новый сайт связывания фактора транскрипции может быть добавлен в широком диапазоне мест внутри гена с аналогичным эффектом.

Аналогичная ситуация возникает с учетом гомология морфологических структур. Например, у многих насекомых есть две пары летающих крыльев. У жуков первая пара крыльев закалена в надкрылья, крылья играют небольшую роль в полете, тогда как у мух вторая пара крыльев конденсируется в небольшие жужжальца используется для баланса. Если две пары крыльев рассматриваются как взаимозаменяемые, гомологичные структуры, это можно описать как параллельное уменьшение количества крыльев, но в противном случае каждое из двух изменений представляет собой расходящиеся изменения в одной паре крыльев.

Подобно конвергентной эволюции, эволюционное реле описывает, как независимые виды приобретают сходные характеристики в результате своей эволюции в сходных экосистемах, но не одновременно, например, спинные плавники из акулы, китообразные и ихтиозавры.

Примеры

  • Окраска, служащая предупреждением для хищников и показывающая спаривание, эволюционировала у многих различных видов.
  • В царстве растений наиболее известными примерами параллельной эволюции являются формы листья, где очень похожие образцы появлялись снова и снова у отдельных родов и семейств.
  • В Arabidopsis thaliana Было высказано предположение, что популяции приспосабливаются к местному климату посредством параллельной эволюции [5]
  • В бабочки, много сходных черт можно найти в образцах окраски крыльев как внутри, так и между семьями.
  • Старый и Новый мир дикобразы имели общего предка, оба развили поразительно похожие структуры перьев; это также пример конвергентной эволюции, поскольку аналогичные структуры развивались в ежики, ехидны и тенреки.
  • Некоторые вымершие архозавры развили вертикальную осанку и, вероятно, были теплокровными. Эти две характеристики также встречаются у большинства млекопитающих. Современное крокодилы иметь четырехкамерное сердце и голеностопный, последнее также является характеристикой терианские млекопитающие.
  • В вымерший птерозавры и птицы у обоих развились крылья и отдельный клюв, но не от недавнего общего предка.
  • Внутреннее оплодотворение независимо развился в акулы, некоторые амфибии и амниот.
  • В патагиум представляет собой мясистую оболочку, которая встречается у планирующих млекопитающих, таких как летающие лемуры, белки-летяги, сахарные планеры и вымершие Волатикотерий. Все эти млекопитающие приобрели патагиум независимо.
  • Пиротерианцы развил план тела, похожий на хоботки.
  • Вымершие южноамериканские литоптерн копытное животное Тоатерий имел ноги, которые трудно отличить от лошадей.
  • Глаз осьминога имеет такое же сложное строение, как и глаз человека. В результате его часто заменяют при исследованиях глаза, когда использование человеческого глаза было бы неуместным. Поскольку эти два вида разошлись в то время, когда животные превратились в позвоночных и беспозвоночных, это необычно.
  • Определенный древесный виды лягушек, 'летающие' лягушки, в обоих Семьи Старого Света и Семьи Нового Света развили способность планирующий полет. У них «увеличенные кисти и ступни, полная перепонка между пальцами рук и ног, боковые кожные лоскуты на руках и ногах, а также уменьшенный вес на длину между мордой и отверстием». [6]
  • В дерево привычка растения развился отдельно в несвязанных классах растений.

Параллельная эволюция сумчатых и плацентарных

Ряд примеров параллельной эволюции дают две основные ветви млекопитающие, то плаценты и сумчатые, которые следовали независимым эволюционным путям после распада суши, таких как Гондвана примерно 100 миллионов лет назад. В Южная Америка, сумчатые и плацентарные животные делили экосистему (до Великий американский обмен); в Австралияпреобладали сумчатые; и в Старый мир и Северная Америка победили плаценты. Однако во всех этих местах млекопитающие были небольшими и занимали лишь ограниченные места в экосистеме до тех пор, пока массовое вымирание динозавров шестьдесят пять миллионов лет назад. В это время млекопитающие на всех трех континентах начали принимать гораздо более разнообразные формы и роли. Хотя некоторые формы были уникальными для каждой среды, удивительно похожие животные часто появлялись на двух или трех разделенных континентах. Примеры из них включают плацентарных саблезубых кошек (Machairodontinae) и южноамериканский сумчатый саблезуб (Thylacosmilus); в Тасманский волк и европейский волк; также сумчатые и плацентарные родинки, белки-летяги, и (возможно) мышей.

Рекомендации

  1. ^ Параллельная эволюция, примером может быть, у пиротерианцев развился строение тела, подобное хоботным: Интернет-глоссарий по биологии В архиве 2007-07-13 на Wayback Machine
  2. ^ а б Чжан Дж. И Кумар С. 1997. Обнаружение конвергентной и параллельной эволюции на уровне аминокислотной последовательности В архиве 2016-03-03 в Wayback Machine. Мол. Биол. Evol. 14, 527-36.
  3. ^ АРЕНДТ, Дж; РЕЗНИК, Д. (январь 2008 г.). «Пересмотр конвергенции и параллелизма: что мы узнали о генетике адаптации?». Тенденции в экологии и эволюции. 23 (1): 26–32. Дои:10.1016 / j.tree.2007.09.011. PMID 18022278.
  4. ^ Пирс, Т. (10 ноября 2011 г.). «Конвергенция и параллелизм в эволюции: неогулдовский взгляд». Британский журнал философии науки. 63 (2): 429–448. Дои:10.1093 / bjps / axr046.
  5. ^ Стернс, Ф. В. и К. Б. Фенстер (2013). Доказательства параллельной адаптации в естественном диапазоне Arabidopsis thaliana. Экология и эволюция. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.622/full
  6. ^ Эмерсон, С.Б., и Кёль, М.А.Р. (1990). «Взаимодействие поведенческих и морфологических изменений в эволюции нового локомоторного типа:« Летающие »лягушки». Эволюция, 44(8), 1931-1946
Примечания