stringtranslate.com

Дивергентная эволюция

Дарвиновские вьюрки — яркий и известный пример дивергентной эволюции, при которой от предкового вида происходит разделение на ряд потомков со схожими и различными признаками.

Дивергентная эволюция или дивергентный отбор — это накопление различий между близкородственными популяциями внутри вида , иногда приводящее к видообразованию . Дивергентная эволюция обычно проявляется, когда две популяции разделяются географическим барьером (например, при аллопатрическом или перипатрическом видообразовании ) и испытывают различное селективное давление , которое вызывает адаптации . После многих поколений и непрерывной эволюции популяции становятся менее способными скрещиваться друг с другом. [1] Американский натуралист Дж. Т. Гулик (1832–1923) был первым, кто использовал термин «дивергентная эволюция», и его использование стало широко распространенным в современной эволюционной литературе. [ 2] Примерами дивергенции в природе являются адаптивная радиация вьюрков Галапагосских островов , изменения в поведении стаи моевок и эволюция современной собаки от волка.

Этот термин также может применяться в молекулярной эволюции , например, к белкам , которые происходят от гомологичных генов. Как ортологичные гены (возникающие в результате видообразования), так и паралогичные гены (возникающие в результате дупликации генов ) могут иллюстрировать дивергентную эволюцию. Благодаря дупликации генов возможна дивергентная эволюция между двумя генами внутри вида. Сходства между видами, которые разошлись, обусловлены их общим происхождением, поэтому такие сходства являются гомологиями. [3]

Причины

Животные претерпевают дивергентную эволюцию по ряду причин, связанных с изменениями в окружающей среде или социальном давлении. Это может включать изменения в окружающей среде, такие как доступ к пище и убежищу. [4] Это также может быть результатом изменений в хищниках, таких как новые адаптации, увеличение или уменьшение числа активных хищников или введение новых хищников. [5] Дивергентная эволюция также может быть результатом давления спаривания, такого как возросшая конкуренция за партнеров или селективное разведение людьми. [6]

Различия

Дивергентная эволюция — это тип эволюции, отличающийся от конвергентной и параллельной эволюции , хотя и имеющий сходство с другими типами эволюции . [7]

Дивергентная и конвергентная эволюция

Конвергентная эволюция — это развитие аналогичных структур, которое происходит у разных видов в результате того, что эти два вида сталкиваются с аналогичными экологическими давлениями и адаптируются схожими способами. Она отличается от дивергентной эволюции, поскольку участвующие виды не происходят от близкородственного общего предка, а накопленные черты схожи. [4] Примером конвергентной эволюции является развитие полета у птиц, летучих мышей и насекомых, все из которых не являются близкородственными, но имеют аналогичные структуры, позволяющие летать. [8]

Дивергентная и параллельная эволюция

Параллельная эволюция — это развитие схожего признака у видов, происходящих от общего предка. Она сопоставима с дивергентной эволюцией в том, что виды происходят от общего предка, но накопленные признаки схожи из-за схожего давления окружающей среды, в то время как при дивергентной эволюции накопленные признаки различны. [9] Примером параллельной эволюции является то, что некоторые виды древесных лягушек, «летающие» лягушки, как в семействах Старого Света, так и в семействах Нового Света, развили способность планирующего полета. У них «увеличенные руки и ноги, полная перепонка между всеми пальцами рук и ног, боковые кожные лоскуты на руках и ногах и уменьшенный вес на длину морды-клоаки». [10]

Вьюрки Дарвина

Одним из первых зарегистрированных примеров дивергентной эволюции является случай с вьюрками Дарвина . Во время путешествий Дарвина на Галапагосские острова он обнаружил несколько различных видов вьюрков, живущих на разных островах. Дарвин заметил, что у вьюрков были разные клювы, специализированные для рациона этого вида вьюрков. [11] У некоторых вьюрков были короткие клювы для поедания орехов и семян, у других вьюрков были длинные тонкие клювы для поедания насекомых, а у третьих были клювы, специализированные для поедания кактусов и других растений. [12] Он пришел к выводу, что вьюрки произошли от общего предка, который жил на островах, и из-за географической изоляции эволюционировали, чтобы заполнить определенную нишу на каждом из островов. [13] Это подтверждается современным геномным секвенированием . [14]

Дивергентная эволюция у собак

Другим примером дивергентной эволюции является происхождение домашней собаки и современного волка , которые оба имели общего предка. [15] Сравнение анатомии собак и волков подтверждает это утверждение, поскольку они имеют схожую форму тела, размер черепа и формирование конечностей. [16] Это еще более очевидно у некоторых видов собак, таких как маламуты и хаски , которые кажутся еще более похожими физически и поведенчески. [17] Существует дивергентная геномная последовательность митохондриальной ДНК волков и собак, датируемая более 100 000 лет назад, что еще больше подтверждает теорию о том, что собаки и волки разошлись от общего предка. [18]

Дивергентная эволюция моевок

Другим примером дивергентной эволюции являются поведенческие изменения моевок по сравнению с другими видами чаек . Предковые и другие современные виды чаек демонстрируют поведение стаи , чтобы защитить свое потомство из-за гнездования на уровне земли, где они уязвимы для хищников. [19] В результате миграции и изменений окружающей среды моевки гнездятся исключительно на скалах. В результате их детеныши защищены от хищных рептилий, млекопитающих и птиц, которые борются с подъемом и погодными условиями на скалах, и они не демонстрируют этого поведения стаи. [20]

Дивергентная эволюция кактусов

Другим примером дивергентной эволюции является раскол, образовавший семейство Cactaceae , приблизительно датируемое поздним миоценом. Из-за увеличения засушливого климата после эоцен-олигоценового события эти предковые растения эволюционировали, чтобы выжить в новом климате. [21] Кактусы эволюционировали, чтобы иметь ареолы , сочные стебли , а некоторые имеют легкие листья, со способностью хранить воду до месяцев. [22] Растения, от которых они расходились, либо вымерли, оставив мало ископаемых, либо мигрировали, выживая в менее засушливом климате. [23]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Симпатрическое видообразование" . Получено 2 февраля 2016 г.
  2. ^ Значок закрытого доступа Gulick, John T. (сентябрь 1888 г.). «Расходящаяся эволюция посредством кумулятивной сегрегации». Журнал Лондонского Линнеевского общества, Зоология . 20 (120): 189–274. doi : 10.1111/j.1096-3642.1888.tb01445.x . Получено 26 сентября 2011 г. (требуется подписка)
  3. ^ Цукеркандл, ЭМИЛЬ; Полинг, ЛИНУС (1965-01-01), Брайсон, Вернон; Фогель, Генри Дж. (ред.), «Эволюционная дивергенция и конвергенция в белках», Evolving Genes and Proteins , Academic Press, стр. 97–166, ISBN 978-1-4832-2734-4, получено 2024-03-24
  4. ^ ab Кларк, Мэри Энн; Дуглас, Мэтью; Чой, Юнг (2018-03-28). "18.1 Понимание эволюции - Биология 2e | OpenStax". openstax.org . Получено 2024-03-24 .
  5. ^ Джонсон, Джеральд Б.; Белк, Марк К. (2020-10-31). «Хищники как агенты отбора и диверсификации». Разнообразие . 12 (11): 415. doi : 10.3390/d12110415 . ISSN  1424-2818.
  6. ^ "Искусственный отбор". evolution.berkeley.edu . Получено 2024-03-24 .
  7. ^ "18.5G: Конвергентная эволюция". Biology LibreTexts . 2018-07-13 . Получено 2024-03-24 .
  8. ^ Александр, Дэвид Э. (2015-09-02). На крыле: насекомые, птерозавры, птицы, летучие мыши и эволюция полета животных. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-999679-7.
  9. ^ Пирс, Тревор (2012-06-01). «Конвергенция и параллелизм в эволюции: нео-гоулдианский отчет». Британский журнал философии науки . 63 (2): 429–448. doi :10.1093/bjps/axr046. ISSN  0007-0882.
  10. ^ Эмерсон, СБ; М. А. Р. Кёль (1990). «Взаимодействие поведенческих и морфологических изменений в эволюции нового типа локомоторных: «летающие» лягушки». Эволюция . 44 (8): 1931–1946. doi :10.2307/2409604. JSTOR  2409604. PMID  28564439.
  11. ^ Десмонд, Адриан Дж.; Мур, Джеймс Р. (1991). Дарвин (1-е изд.). Лондон: Джозеф. ISBN 978-0-7181-3430-3.
  12. ^ Грант, Питер Р. (1999). Экология и эволюция вьюрков Дарвина . Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-04865-9.
  13. ^ Грант, Питер Р.; Грант, Б. Розмари (2008). Как и почему виды размножаются: радиация вьюрков Дарвина. Принстонская серия по эволюционной биологии. Принстон: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-13360-7. OCLC  82673670.
  14. ^ Ламичхани, Сангит; Берглунд, Йонас; Альмин, Маркус Саллман; Макбул, Хуррам; Грабхерр, Манфред; Мартинес-Баррио, Альваро; Промерова, Марта; Рубин, Карл-Йохан; Ван, Чао; Замани, Неда; Грант, Б. Розмари; Грант, Питер Р.; Вебстер, Мэтью Т.; Андерссон, Лейф (11 февраля 2015 г.). «Эволюция дарвиновских вьюрков и их клювов, выявленная путем секвенирования генома». Природа . 518 (7539): 371–375. Бибкод :2015Natur.518..371L. дои : 10.1038/nature14181. ISSN  1476-4687. PMID  25686609.
  15. ^ Вила, К. (1999-01-01). «Филогенетические отношения, эволюция и генетическое разнообразие домашней собаки». Журнал наследственности . 90 (1): 71–77. doi :10.1093/jhered/90.1.71. PMID  9987908.
  16. ^ Ханикатт, Родни Л. (2010-03-09). «Раскрытие тайн эволюции собак». BMC Biology . 8 : 20. doi : 10.1186/1741-7007-8-20 . ISSN  1741-7007. PMC 2841097 . PMID  20214797. 
  17. ^ Фридман, Адам Х.; Ломюллер, Кирк Э.; Уэйн, Роберт К. (2016-11-01). «Эволюционная история, селективные зачистки и вредные изменения у собак». Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 47 (1): 73–96. doi :10.1146/annurev-ecolsys-121415-032155. ISSN  1543-592X.
  18. ^ Vilà, C.; Savolainen, P.; Maldonado, JE; Amorim, IR; Rice, JE; Honeycutt, RL; Crandall, KA; Lundeberg, J.; Wayne, RK (1997-06-13). «Множественные и древние истоки домашней собаки». Science . 276 (5319): 1687–1689. doi :10.1126/science.276.5319.1687. ISSN  0036-8075. PMID  9180076.
  19. ^ Олкок, Джон (2013). Поведение животных: эволюционный подход, десятое издание . стр. 101–109.
  20. ^ Каллен, Эстер (апрель 2008 г.). «Адаптации моевок к гнездованию на скалах». Ibis . 99 (2): 275–302. doi :10.1111/j.1474-919x.1957.tb01950.x.
  21. ^ Эрнандес-Эрнандес, Таня; Браун, Джозеф В.; Шлумпбергер, Борис О.; Эгиарте, Луис Э.; Магальон, Сусана (июнь 2014 г.). «За пределами засушливости: множественные объяснения повышенной диверсификации кактусов в суккулентном биоме Нового Света». New Phytologist . 202 (4): 1382–1397. doi : 10.1111/nph.12752. hdl : 2027.42/106989 . ISSN  0028-646X. PMID  24611540.
  22. ^ https://web.archive.org/web/20120213193904/http://web.mac.com/redifiori/Russell_Di_Fiori/Phylogenetics_files/Edwards_Donoghue2006.pdf. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-02-13 . Получено 2024-03-25 . {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
  23. ^ Аракаки, ​​Моника; Кристин, Паскаль-Антуан; Ниффелер, Рето; Лендель, Анита; Эггли, Урс; Огберн, Р. Мэтью; Сприггс, Элизабет; Мур, Майкл Дж.; Эдвардс, Эрика Дж. (2011-05-17). «Современные и недавние радиации основных мировых линий суккулентных растений». Труды Национальной академии наук . 108 (20): 8379–8384. Bibcode : 2011PNAS..108.8379A. doi : 10.1073/pnas.1100628108 . ISSN  0027-8424. PMC 3100969. PMID 21536881  . 

Дальнейшее чтение