КОНВЕРГЕНТНА ЕВОЛЮЦИЯ: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В развитието конвергентна е появата на фенотипни сходства в две или повече линии самостоятелно. Обикновено този модел се наблюдава, когато участващите групи са подложени на подобни среди, микросреда или начин на живот, които се превръщат в еквивалентни селективни налягания.

По този начин въпросните физиологични или морфологични черти увеличават биологичната годност (годност) и конкурентната способност при такива условия. Когато конвергенцията се случи в определена среда, може да се предположи, че тази черта е от адаптивен тип. Необходими са обаче допълнителни проучвания, за да се провери функционалността на чертата, като се използват доказателства в подкрепа на това, че тя наистина повишава годността на населението.

Примери за характеристики, споделяни както от делфини, така и от ихтиозаври. Въпреки че двете са много сходни, филогенетично погледнато, те са много далечни, а споменатите характеристики там са придобити независимо.

Източник: Скептичен изглед, от Wikimedia Commons

Сред най-забележителните примери за конвергентна еволюция можем да споменем полета при гръбначни животни, окото при гръбначни и безгръбначни, вретеновите форми при риби и водни бозайници.

Какво е конвергентна еволюция?

Нека си представим, че срещаме двама души, които физически си приличат доста. И двете имат еднаква височина, цвят на очите и цвят на косата. Техните характеристики също са сходни. Вероятно ще предположим, че двамата са братя и сестри, братовчеди или може би далечни роднини.

Въпреки това не би било изненада да научим, че няма близки семейни отношения между хората в нашия пример. Същото е вярно в голям мащаб в еволюцията: понякога подобни форми не споделят по-скорошен общ прародител.

Тоест, по време на еволюцията черти, които са сходни в две или повече групи, могат да се придобият независимо.

Общи определения

Биолозите използват две общи дефиниции за еволюционна конвергенция или конвергенция. И двете дефиниции изискват две или повече родови линии да развиват символи, подобни на всеки друг. Определението обикновено включва термина „еволюционна независимост“, въпреки че е имплицитно.

Определенията обаче се различават в специфичния еволюционен процес или механизъм, необходими за получаване на модела.

Някои дефиниции за конвергенция, при които липсва механизъм, са следните: „независима еволюция на сходни характеристики от черта на предците“ или „еволюция на сходни характеристики в независими еволюционни линии“.

Предложени механизми

За разлика от това, други автори предпочитат да интегрират механизъм в концепцията на коеволюцията, за да обяснят модела.

Например, „независимата еволюция на сходни черти в далечно свързани организми поради появата на адаптации към подобни среди или форми на живот“.

И двете определения са широко използвани в научните статии и в литературата. Съществената идея за еволюционното сближаване е да се разбере, че общият прародител на участващите родове е имал различно начално състояние.

Еволюционни последици

След определението за конвергенция, което включва механизъм (споменат в предишния раздел), това обяснява сходството на фенотипите, благодарение на сходството на селективните налягания, които таксоните изпитват.

В светлината на еволюцията това се тълкува като адаптация. Тоест, чертите, които се получават благодарение на конвергенцията, са адаптации за споменатата среда, тъй като това би повишило по някакъв начин тяхната годност.

Има обаче случаи, в които се наблюдава еволюционна конвергенция и чертата не е адаптивна. Тоест, включените линии не са под еднакъв селективен натиск.

Еволюционна конвергенция срещу паралелизъм

В литературата е обичайно да се намери разлика между конвергенция и паралелизъм. Някои автори използват еволюционното разстояние между групите, за да се сравнят, за да разделят двете концепции.

Многократната еволюция на черта в две или повече групи организми се счита за паралелизъм, ако подобни фенотипове се развиват в сродни родове, докато конвергенцията включва еволюцията на подобни черти в отделни или относително отдалечени родове.

Друго определение за конвергенция и паралелизъм се стреми да ги раздели по отношение на пътищата на развитие, включени в структурата. В този контекст конвергентната еволюция създава сходни характеристики чрез различни маршрути на развитие, докато паралелната еволюция го прави чрез подобни маршрути.

Разграничаването между паралелна и конвергентна еволюция обаче може да бъде противоречиво и става още по-сложно, когато се спуснем към идентифициране на молекулната основа на въпросната черта. Въпреки тези трудности, еволюционните последици, свързани с двете концепции, са съществени.

Конвергенция срещу дивергенция

Въпреки че селекцията благоприятства подобни фенотипове в подобни среди, това не е явление, което може да се приложи във всички случаи.

Приликите, от гледна точка на формата и морфологията, могат да доведат организмите да се конкурират помежду си. В резултат на това селекцията благоприятства разминаването между видовете, които съжителстват локално, създавайки напрежение между степента на конвергенция и дивергенция, очаквано за определен хабитат.

Индивидите, които са близки и имат значително припокриване на ниша, са най-мощните конкуренти - въз основа на тяхната фенотипна прилика, което ги кара да използват ресурси по подобен начин.

В тези случаи дивергентната селекция може да доведе до феномен, известен като адаптивно излъчване, при което родословието поражда различни видове с голямо разнообразие от екологични роли за кратко време. Условията, които насърчават адаптивното излъчване, включват хетерогенност на околната среда, отсъствие на хищници, наред с други.

Адаптивните излъчвания и конвергентната еволюция се считат за две страни на една и съща „еволюционна монета“.

На какво ниво става конвергенцията?

При разбирането на разликата между еволюционната конвергенция и паралелите възниква много интересен въпрос: Когато естественият подбор благоприятства еволюцията на подобни черти, възниква ли той при същите гени или може да включва различни гени и мутации, които водят до подобни фенотипове?

Въз основа на събраните до момента доказателства, отговорът и на двата въпроса изглежда да. Има проучвания, които подкрепят и двата аргумента.

Въпреки че досега няма конкретен отговор защо някои гени се „използват повторно“ в еволюционната еволюция, има емпирични доказателства, които се стремят да изяснят въпроса.

Промени, включващи едни и същи гени

Например, показано е, че многократната еволюция на времето на цъфтеж в растенията, устойчивостта на инсектициди в насекомите и пигментацията при гръбначни и безгръбначни животни се проявяват чрез промени, включващи едни и същи гени.

За определени черти обаче само малък брой гени могат да променят чертата. Вземете случай на зрение: промените в цветното зрение задължително трябва да настъпят при промени, свързани с гените на опсин.

За разлика от това, в други характеристики гените, които ги контролират, са по-многобройни. Около 80 гена участват в времената на цъфтеж на растенията, но промените са били забелязани по време на еволюцията само в няколко.

Примери

През 1997 г. Мур и Уилмър се чудят колко често е явлението конвергенция.

За тези автори този въпрос остава без отговор. Те твърдят, че въз основа на описаните дотук примери има сравнително високи нива на конвергенция. Те обаче твърдят, че все още има значително подценяване на еволюционната конвергенция при органичните същества.

В еволюционните книги откриваме дузина класически примери за конвергенция. Ако читателят желае да разшири познанията си по темата, той може да се консултира с книгата на Макги (2011), където ще намери многобройни примери в различни групи от дървото на живота.

Полет при гръбначни животни

При органичните същества един от най-удивителните примери за еволюционно сближаване е появата на полет в три гръбначни линии: птици, прилепи и вече изчезнали птеродактили.

Всъщност конвергенцията в днешните групи летящи гръбначни надхвърля предните крайници, модифицирани в структури, които позволяват полет.

Поредица от физиологични и анатомични адаптации се споделят между двете групи, като характеристиката да има по-къси черва, които, предполага се, намаляват масата на индивида по време на полета, което го прави по-малко скъп и по-ефективен.

Още по-изненадващо е, че различни изследователи са открили еволюционни сближения в рамките на групи прилепи и птици на семейно ниво.

Например прилепите в семейство Molossidae са подобни на членовете на семейство Hirundinidae (лястовици и съюзници) при птици. И двете групи се характеризират с бърз полет, на голяма надморска височина, проявяващи подобни крила.

По подобен начин, членовете на семейство Nycteridae се сближават в различни отношения с пассериновите птици (Passeriformes). И двете летят с ниска скорост и имат способността да маневрират чрез растителност.

А-а-а и гризачи

Изключителен пример за еволюционна конвергенция е открит при анализиране на две групи бозайници: ай-вчера и катерици.

Днес ай-ай (Daubentonia madagascariensis) е класифициран като лемуриформен примат, ендемичен на Мадагаскар. Необичайната им диета е основно съставена от насекоми.

По този начин Aye-Aye има адаптации, които са свързани с неговите трофични навици, като остър слух, удължаване на средния пръст и зъбите с нарастващи резци.

По отношение на протезата, тя прилича на тази на гризач по няколко начина. Не само във външния вид на резците, те също споделят изключително подобна зъбна формула.

Появата между двете таксони е толкова поразителна, че първите таксономи класифицират ай-ай, заедно с другите катерици, в рода Sciurus.

Препратки

1. Doolittle, RF (1994). Конвергентна еволюция: необходимостта да бъде изрична. Тенденции в биохимичните науки, 19 (1), 15-18.
2. Greenberg, G., & Haraway, MM (1998). Сравнителна психология: Наръчник. Routledge.
3. Климан, РМ (2016). Енциклопедия на еволюционната биология. Академична преса.
4. Losos, JB (2013). Ръководството на Принстън към еволюцията. Princeton University Press.
5. McGhee, GR (2011). Конвергентна еволюция: ограничените форми най-красиви. MIT Press.
6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, PG (2018). Конвергентна еволюция в Euarchontoglires. Биологични писма, 14 (8), 20180366.
7. Райс, SA (2009). Енциклопедия на еволюцията. Издаване на база данни
8. Starr, C., Evers, C., и Starr, L. (2010). Биология: концепции и приложения без физиология. Учене в Cengage.
9. Stayton CT (2015). Какво означава конвергентна еволюция? Тълкуването на конвергенцията и нейните последици в търсенето на граници на еволюцията. Интерфейсен фокус, 5 (6), 20150039.
10. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Хомоплазия: от откриване на модел до определяне на процеса и механизма на еволюция. наука, 331 (6020), 1032-1035.