wszyscy tu jesteśmy Homo
Ewolucja

istotne hominidy

• Charles Darwin
• Alfred Russel Wallace
• Gregor Mendel
• Richard Dawkins
• Jerry Coyne

Nauka stopniowa

• Conrad Hal Waddington
• Endosymbioza
• ostatni uniwersalny wspólny przodek
• mutacja

zwykły Małpi biznes

• kreacjonizm młodej Ziemi
• kreacjonizm starej ziemi
• inteligentny projekt
• mikroewolucja vs. Makroewolucja

ewolucja biologiczna w czasie może przebiegać według kilku różnych wzorców. Czynniki takie jak presja środowiska i drapieżnictwa mogą mieć różny wpływ na sposób, w jaki gatunki narażone na nie ewoluują. Biolodzy ewolucyjni określili te odmienne wzorce jako ewolucję rozbieżną, zbieżną i równoległą.

Ewolucja rozbieżna

Kiedy ludzie słyszą słowo „ewolucja”, najczęściej myślą o ewolucji rozbieżnej, wzorcu ewolucyjnym, w którym (na przykład) dwa gatunki stopniowo stają się coraz bardziej różne. Rozbieżna ewolucja występuje, gdy grupa z określonej populacji rozwija się w nowy gatunek. Aby dostosować się do różnych warunków środowiskowych, obie grupy rozwijają się w odrębne gatunki ze względu na różnice w wymaganiach wynikających z warunków środowiskowych. Na dużą skalę rozbieżna ewolucja może spowodować powstanie aktualnej różnorodności życia na ziemi z pierwszych żywych komórek. Na mniejszą skalę mogłoby to wyjaśnić ewolucję ludzi i małp od wspólnego przodka naczelnych. W skali molekularnej może ona odpowiadać za ewolucję nowych funkcji katalitycznych enzymów i topologii białek błonowych.

rozbieżna ewolucja i specjacja

Jeśli różne presje selektywne działają na dany organizm, może dojść do wielu różnych cech adaptacyjnych. Jeśli rozważa się tylko jedną strukturę organizmu, zmiany te mogą albo dodać do pierwotnej funkcji struktury, albo mogą ją całkowicie zmienić. Rozbieżna ewolucja prowadzi do specjacji lub rozwoju nowego gatunku. Dywergencja może wystąpić w dowolnej grupie pokrewnych organizmów. Różnice wynikają z różnych nacisków selektywnych. Każdy rodzaj roślin lub zwierząt może wykazywać rozbieżną ewolucję. Przykładem może być różnorodność typów kwiatów w storczykach. Im większa liczba różnic, tym większa rozbieżność. Naukowcy spekulują, że im więcej różnic między dwoma podobnymi gatunkami, wskazuje na dłuższy okres czasu, w którym doszło do rozbieżności.

przykłady ewolucji rozbieżnej

Natura oferuje wiele przykładów ewolucji rozbieżnej.

• Jeśli swobodnie krzyżująca się Populacja na wyspie zostanie oddzielona barierą, taką jak nowa rzeka, to z czasem organizmy mogą zacząć się rozchodzić. Jeśli przeciwległe krańce Wyspy mają różne naciski działające na populację, może to spowodować rozbieżną ewolucję.
• Jeśli pewna grupa ptaków w populacji innych ptaków tego samego gatunku wycofa się ze swojego standardowego toru migracji z powodu nieprawidłowych wahań wiatru, mogą one znaleźć się w nowym środowisku. Jeśli źródło pożywienia w nowym otoczeniu jest takie, że tylko ptaki populacji z wariantem dziobem są w stanie karmić, ta cecha będzie ewoluować dzięki swojej selektywnej przewadze przetrwania. Te same gatunki w pierwotnym położeniu geograficznym i posiadające oryginalne źródło pożywienia nie wymagają tej cechy dzioba i dlatego będą ewoluować inaczej.
• rozbieżna ewolucja nastąpiła również w przypadku LISA Rudego i Lisa kit. Podczas gdy lis kit mieszka na pustyni, gdzie jego płaszcz pomaga ukryć go przed drapieżnikami, Lis czerwony żyje w lasach, gdzie jego czerwony płaszcz wtapia się w otoczenie. Na pustyni klimat utrudnia zwierzętom eliminację ciepła ciała. Uszy LISA kit ewoluowały, aby mieć większą powierzchnię, dzięki czemu może skuteczniej usuwać nadmiar ciepła ciała. Różne losy ewolucyjne różnych lisów zależą przede wszystkim od różnych warunków środowiskowych i wymagań adaptacyjnych, a nie od różnic genetycznych. Jeśli wszyscy członkowie gatunku żyją w tym samym środowisku, jest prawdopodobne, że będą ewoluować podobnie. Rozbieżna ewolucja jest potwierdzona przez analizę DNA, w której gatunki, które się od siebie oddzieliły, mogą być wykazane jako genetycznie podobne.
• ludzka stopa bardzo różniła się od stopy małpy, pomimo ich wspólnego przodka. Spekuluje się, że nowy gatunek (człowiek) rozwinął się, ponieważ nie było już potrzeby kołysania się z drzew. Pionowe chodzenie po ziemi zachęcało do zmian w stopie, które dały lepszą prędkość i równowagę. Te odmienne cechy szybko stały się cechami, które ewoluowały w wyniku ułatwiania poruszania się po ziemi. Chociaż ludzie i małpy są genetycznie podobne, ich różne naturalne siedliska sprzyjały różnym cechom fizycznym, które ewoluowały w celu przetrwania.

Ewolucja zbieżna

Ewolucja zbieżna powoduje trudności w dziedzinach takich jak anatomia porównawcza. Ewolucja zbieżna ma miejsce, gdy gatunki o różnym pochodzeniu zaczynają dzielić analogiczne cechy z powodu wspólnego środowiska lub innej presji selekcyjnej. Warunki środowiskowe, które wymagają podobnych zmian rozwojowych lub strukturalnych w celu adaptacji, mogą prowadzić do ewolucji zbieżnej, nawet jeśli gatunki różnią się pochodzeniem. Te podobieństwa adaptacyjne, które powstają w wyniku tej samej presji selektywnej, mogą być mylące dla naukowców badających naturalną ewolucję gatunku. Ewolucja zbieżna stwarza również problemy dla paleontologów wykorzystujących wzorce ewolucyjne w taksonomii lub kategoryzację i klasyfikację różnych organizmów w oparciu o pokrewieństwo. Często prowadzi to do nieprawidłowych relacji i fałszywych prognoz ewolucyjnych.

przykłady ewolucji konwergentnej

(1) pterozaur
(2) Nietoperz
(3) ptak

jednym z najlepszych przykładów ewolucji konwergentnej jest to, jak ptaki, nietoperze i pterozaury (wszystkie różne taksony, które ewoluowały wzdłuż różnych linii w różnym czasie) zaczęły latać. Co ważne, każdy gatunek rozwijał skrzydła niezależnie. Gatunki te nie ewoluowały w celu przygotowania się na przyszłe okoliczności, ale raczej rozwój lotu był spowodowany selektywną presją narzuconą przez podobne warunki środowiskowe, mimo że były w różnych momentach. Potencjał rozwojowy każdego gatunku nie jest nieograniczony, przede wszystkim ze względu na nieodłączne ograniczenia w możliwościach genetycznych. Zachowane są tylko zmiany przydatne pod względem adaptacji. Jednak zmiany warunków środowiskowych mogą prowadzić do mniej użytecznych struktur funkcjonalnych, takich jak wyrostki, które mogły istnieć przed skrzydłami. Kolejna zmiana warunków środowiskowych może spowodować zmiany w wyrostku, aby uczynić go bardziej użytecznym, biorąc pod uwagę nowe warunki.

na przykład skrzydła wszystkich latających zwierząt są bardzo podobne, ponieważ obowiązują te same prawa aerodynamiki. Prawa te określają konkretne kryteria, które regulują kształt skrzydła, wielkość skrzydła lub ruchy wymagane do lotu. Wszystkie te cechy są niezależnie od zwierzęcia zaangażowanych lub fizycznej lokalizacji. Zrozumienie przyczyny, dla której każdy gatunek rozwinął zdolność do latania, polega na zrozumieniu możliwych adaptacji funkcjonalnych, opartych na zachowaniu i warunkach środowiskowych, na które gatunek był narażony. Chociaż można sformułować tylko teorie na temat wymarłych gatunków i lotu, ponieważ zachowania te można przewidzieć za pomocą zapisów kopalnych, teorie te często mogą być testowane za pomocą informacji zebranych z ich szczątków. Być może skrzydła ptaków lub nietoperzy były kiedyś przydatkami używanymi do innych celów, takich jak szybowanie, pokaz seksualny, skakanie, Ochrona lub ramiona do chwytania zdobyczy.

Innym przykładem ewolucji konwergentnej są oczy głowonogów (kałamarnic i ośmiornic), które są niezwykle podobne do oczu ludzi lub innych ssaków. Jednak ssaki i głowonogi wyewoluowały oczy całkowicie osobno, ponieważ ewolucja kręgowców i bezkręgowców rozeszła się około 500 milionów lat temu, kiedy wszystkie stworzenia były pozbawione wzroku.

u różnych gatunków roślin, które mają te same zapylacze, wiele struktur i metod przyciągania zapylających gatunków do rośliny jest podobnych. Te szczególne cechy umożliwiły sukces reprodukcyjny obu gatunków ze względu na aspekty środowiskowe regulujące zapylanie, a nie podobieństwa wynikające z bycia genetycznie spokrewnionym przez pochodzenie.

kolejnym przykładem ewolucji zbieżnej jest przypadek Mantell i żab trujących. Żaby trujące żyją w Ameryce Południowej, mantele na Madagaskarze. Są całkowicie niezwiązane ze sobą, ale mają identyczne toksyny w skórze, które dostają od mrówek, które również są przykładami ewolucji zbieżnej.

Ewolucja zbieżna jest poparta faktem, że gatunki te pochodzą od różnych przodków, co zostało udowodnione analizą DNA. Jednak zrozumienie mechanizmów, które powodują te podobieństwa w cechach gatunku, pomimo różnic w genetyce, jest trudniejsze.

Yi qi delektując się przekąską

Yi qi był dinozaurem, który żył około 160 milionów lat temu, znaleziony w Hebei w Chinach. Kiedyś wędrował po wilgotnych jurajskich lasach ginkgo i drzew iglastych, szybując z jednego drzewa do drugiego. Unikalną cechą tego dinozaura jest to, że latał za pomocą cienkiej membrany, podobnie jak nietoperze. Yi qi jest jedynym znanym dinozaurem, który ma to i jest doskonałym przykładem zbieżnej ewolucji.

Ewolucja równoległa

Ewolucja równoległa zachodzi, gdy niezwiązane ze sobą organizmy rozwijają te same cechy lub mechanizmy adaptacyjne ze względu na charakter ich warunków środowiskowych. Inaczej mówiąc, równoległa ewolucja zachodzi, gdy podobne środowiska wytwarzają podobne adaptacje. Morfologie (lub forma strukturalna) dwóch lub więcej linii ewoluują razem w podobny sposób w ewolucji równoległej, a nie rozbieżne lub zbieżne w określonym momencie.

przykłady ewolucji równoległej

jednym z przykładów są złożone wzory upierzenia, które wydają się ewoluować niezależnie wśród wielu bardzo różnych gatunków ptaków.

molekularnym przykładem ewolucji równoległej jest swoistość ligandów represji i periplazmatycznych białek wiążących cukier.

Ewolucja równoległa jest przykładem w przypadku ust tympanalnych i atypowych u jastrzębiowatych lub gatunków Sphingidae. Owady te rozwinęły tympanon lub błonę bębenkową, podobną do ludzi jako środek do komunikowania się za pomocą dźwięku. Dźwięki wywołują wibracje błony, która pokrywa tympanon, znany jako błony bębenkowej. Wibracje te są wykrywane przez małe białka na powierzchni błony bębenkowej zwanej receptorami słuchowymi. W obrębie gatunków Sphingidae dwie różniące się podgrupy nabyły zdolności słuchu poprzez rozwój zmian w ich częściach gębowych przez wyraźnie niezależny szlak ewolucyjny.

badanie biomechaniki układu słuchowego ujawnia, że tylko jedna z tych podgrup ma tympanon. Druga podgrupa rozwinęła inną strukturę ustnika, który nie ma typanu, ale ma ustnik o cechach funkcjonalnych zasadniczo takich samych jak podgrupa z tympanonem. Ewolucyjne znaczenie tego, w jaki sposób zdolności słuchowe rozwijały się równolegle w dwóch różnych podgrupach gatunku, ujawnia, że mogą istnieć odrębne mechanizmy prowadzące do podobnych możliwości funkcjonalnych przy różnych sposobach uzyskania tego samego atrybutu funkcjonalnego. Dla obu podgrup słuch musiał być ważną cechą przetrwania gatunku, biorąc pod uwagę warunki środowiskowe.

ewolucja równoległa i specjacja

specjacja równoległa jest rodzajem ewolucji równoległej, w której niekompatybilność rozrodcza w blisko spokrewnionych populacjach jest określona przez cechy, które niezależnie ewoluują z powodu adaptacji do różnych środowisk. Te odrębne populacje są reprodukcyjnie niezgodne i tylko populacje żyjące w podobnych warunkach środowiskowych są mniej narażone na reprodukcyjną izolację. W ten sposób równoległa specjacja sugeruje, że istnieją dobre dowody na naturalną presję selektywną prowadzącą do specjacji, zwłaszcza że niezgodność reprodukcyjna między pokrewnymi populacjami jest skorelowana z różnymi warunkami środowiskowymi, a nie odległościami geograficznymi lub genetycznymi.

Zobacz też

• teoria ewolucji
• Makroewolucja
• Mikroewolucja
• Taksonomia

Bibliografia

Książki

• Merrell, David J. the Adaptive Seascape: the Mechanism of Evolution. Minneapolis: University of Minnesota Press, 1994.
• Gould, Stephen Jay. Struktura teorii ewolucji. Cambridge, MA: Harvard University Press, 2002.
• Ridley, Mark. Ewolucja. Cambridge, MA: Blackwell Scientific Publications, 1993.
• Good JM, Hayden CA, Wheeler TJ. Adaptacyjna Ewolucja białek i rozbieżność regulacji u Drosophila. Mol Biol Evol. 2006 Mar 14
• Yoshikuni Y, Ferrin TE, Keasling JD. Zaprojektowana rozbieżna ewolucja funkcji enzymów. Natura. 2006 Feb 22
• Rosenblum EB. Konwergentna ewolucja i rozbieżna selekcja: jaszczurki w ekotonie białych piasków. Jestem Nat. 2006 Jan;167(1):1-15.
• Rasmussen, L. E. L., Lee, T. D., Roelofs, W. L., Zhang, A., Doyle Davies Jr, G. (1996). Feromony owadów u słoni. Natura. 379: 684
• Zhang, J. and Kumar, S. 1997. Wykrywanie ewolucji zbieżnej i równoległej na poziomie sekwencji aminokwasowej. Mol. Biol. Evol. 14, 527-36.
• Dawkins, R. 1986. Niewidomy Zegarmistrz. Norton & firma.
• Majr. 1997. Czym jest Biologia. Harvard University Press
• Schluter, D., E. A. Clifford, M. Nemethy, and J. S. McKinnon. 2004. Parallel evolution and inheritance of quantitative traits. American Naturalist 163: 809–822.

Periodicals

• Berger, Joel, and Kaster, „Convergent Evolution.” Evolution (1979): 33:511.