Czym jest szybka ewolucja w biologii?

Ewolucja z dzisiejszego punktu widzenia jest zagadnieniem, które zaprząta głowy zoologom, genetykom i filogenetom. Oczywiste jest, że planeta Ziemia znajduje się w okresie głębokich zmian, a zatem wskaźniki zmienności genotypowej i Wzorzec fenotypowy gatunku nie jest już, przynajmniej w pewnym stopniu, ograniczony tradycyjnie postulowanymi parametrami teoretycznymi. miejsce.

Na przykład, być może wielu nie wie, że dzisiaj, kiedy te słowa są pisane, jesteśmy w trakcie szóstego masowego wymierania (lub wymierania antropocenu). Obecne tempo wymierania jest od 100 do 1000 razy wyższe niż to, czego można by się spodziewać w środowisku naturalnym, a zatem nie jest jesteśmy zaskoczeni, gdy dowiadujemy się, że jeden na 8 ptaków, co 4 ssak i co 3 płaz jest zagrożony wyginięciem. Rośliny nie pozostają daleko w tyle, ponieważ 70% z nich jest zagrożonych.

Za pomocą tych wstępnych danych chcemy pokazać rzeczywistość: szybko ewoluujące procesy które reagują na zmiany środowiskowe, mogą mieć zasadnicze znaczenie dla trwałości niektórych taksonów w czasie w tak zmieniającym się i niestabilnym świecie. Jeśli chcesz poznać wszystkie sekrety tej mało zbadanej koncepcji, czytaj dalej.

• Powiązany artykuł: „Teoria ewolucji biologicznej: czym jest i co wyjaśnia”

Czym jest ewolucja biologiczna?

Położenie podstaw mechanizmów ewolucyjnych jest pierwszym krokiem do odpowiedniego zbadania tematu, który nas tutaj interesuje. W prosty sposób ewolucję można zdefiniować jako zespół zmian cech genetycznych (zaliczanych do tzw genom) i fenotyp (ekspresja wspomnianego genomu) populacji biologicznych poprzez pokolenia. Istnieją dwa szerokie typy ewolucji: rozbieżna i zbieżna.

Rozbieżna ewolucja to taka, w której gatunek z czasem rozdziela się na dwa różne. Ten rodzaj procesu adaptacyjnego obejmuje termin „specjacja”, w którym istoty żywe z tej samej populacji nabywają różne cechy przed różnymi wyzwania, czy to ze względu na bariery fizyczne, fizjologiczne czy chromosomalne (między innymi), aż staną się różnymi gatunkami, które nie mogą się ze sobą rozmnażać Tak.

Z drugiej strony gatunek może również pojawić się tam, gdzie był inny, bez potrzeby rozdzielania się dwóch populacji. Po prostu zmiany genetyczne określonego taksonu mogą stać się wystarczające, abyśmy mogli stwierdzić, że jeden gatunek ewoluował w inny.

W ewolucji zbieżnej dwa (lub więcej) różne gatunki nabywają podobne cechy, ponieważ zostały poddane podobnej presji ewolucyjnej.. Na przykład ciała wieloryba i ryby mają cechy porównywalne z funkcjami analogiczne (pływanie i żerowanie pod wodą), ale ich ewolucyjna historia i pochodzenie są całkowicie różny.

Na koniec należy zauważyć, że najpotężniejszym mechanizmem opisującym ewolucję gatunków jest selekcja. naturalna, ta „siła”, która promuje trwałość najlepiej przystosowanych i powoduje, że najmniej żywotni znikają z „puli” genetyczny. Mimo to nie jest to jedyny przypadek: procesy takie jak dryf genetyczny powodują utratę i zmienność genów w populacjach, chociaż są one przypadkowe i nie odpowiadają biologicznej sprawności istot żywy.

• Możesz być zainteresowany: „Karol Darwin: biografia tego słynnego angielskiego przyrodnika”

Co rozumiemy przez „szybką ewolucję”?

Dopasowanie szybkiej ewolucji do obecnej definicji ewolucji jest niezwykle złożone, ponieważ tak się przyjmuje Zmiany genetyczne u gatunków zwierząt (nie tyle w przypadku wirusów i bakterii) zachodzą powoli, przez tysiące lat. lata.

Termin „szybka ewolucja” jest używany w publikacjach naukowych do opisania zmiany częstości alleli (wariacji genów) w obrębie określonej populacji w ciągu kilku pokoleń. Zmiany te w obrębie tego samego gatunku mogą wynikać z pojawienia się nowych genotypów (mutacji), przepływu genów między populacjami lub mieszanek genetycznych między osobnikami i/lub gatunkami.

Niektórzy autorzy postulują, że szybka ewolucja musi pociągać za sobą zmianę trajektorii ekologicznej populacji, które jej doświadczają, tj. Innymi słowy, należy to przełożyć na serię namacalnych obserwacji, które pokazują, że żywa istota „zróżnicowała się”, upraszczając język poprzez maksymalny. Tymczasem inni badacze twierdzą, że nie musi tak być: czasami może nastąpić szybka ewolucja, aby utrzymać status quo populacji w ekosystemie, w którym się rozmnaża, bez konieczności powodowania zmian etologicznych lub w jej łańcuchu troficznym, na przykład przykład.

Wyścig populacji przeciwko wyginięciu

Potencjał lokalnej adaptacji populacji (a tym samym jej potencjał do szybkiej ewolucji) zależy od kilku czynników. Wśród nich znajdziemy następujące:

• Selekcja lokalna, czyli zmiany środowiskowe i wyzwania, którym musi stawić czoła dana populacja.
• Liczba genów zmiennych w obrębie analizowanej populacji.
• Wielkość populacji, ponieważ im jest większa, tym bardziej może radzić sobie z przypadkowymi procesami, takimi jak dryf genetyczny.

Widzimy to przyspieszenie tempa ewolucji zależy zarówno od środowiska, jak i od swoistych cech analizowanego gatunku. Na przykład, jeśli spojrzymy na takson, który prawie się nie zmienił w ciągu ostatnich 1000 lat i który wykazuje zmienność genetyczną bardzo małe, trudno nam sobie wyobrazić, że może nagle zgromadzić namacalne zmiany genotypowe w kilku pokolenia.

Oprócz tego należy zauważyć, że u wielu gatunków zwierząt występują regiony przyspieszonego wzrostu DNA (AR), co oznacza, że ​​mają one znacznie szybsze tempo mutacji niż oczekiwano. Można by sobie wyobrazić, że im wyższy odsetek AR, tym bardziej prawdopodobna byłaby szybka ewolucja, ale znowu w tym momencie możemy tylko spekulować.

Zięby Darwina: przykład książkowy

Od tego czasu mówienie o szybkiej ewolucji jest w wielu przypadkach nieprawdziwe nawet jeśli występuje w krótszym oknie czasowym niż normalne procesy ewolucyjne, to i tak jest to zbyt szeroki przedział czasu, aby objąć go jedno (lub kilka) badań.

Z drugiej strony istnieją przykłady, które do pewnego stopnia demonstrują postulowane tu idee. Wyraźnym wydarzeniem, które to pokazuje, jest przypadek jednej ze zięb Darwina (mieszkańca Wysp Galapagos), która według jedno badanie zmniejszyło średni rozmiar dzioba w ciągu 22 lat z powodu wprowadzenia innego konkurencyjnego gatunku.

Okazuje się, że zięby z większymi dziobami zostały wprowadzone do swojego siedliska i tym samym wyparte pierwotnym ziębom wielkodziobym, będąc bardziej skutecznym w niszczeniu twardych nasion. Aby, ptaki z mniejszymi dziobami, które wykorzystywały niszę, prosperowały coraz bardziej (najmniejsze nasiona), gdzie nie było konkurentów. Z tego powodu stopniowo wzrastał odsetek osobników w pierwotnej populacji z małymi szczytami.

ostateczne rozważania

Nie wierz we wszystko, co widzisz w niektórych mediach. Argumentowanie za obecnością szybkiego procesu ewolucyjnego jest niezwykle złożone, ponieważ nie zachodzi on w ciągu jednego lub dwóch pokoleń. Istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę, dlatego zadajemy następujące pytania: czy preferowana postać w populacji istniała już przed rzekomą „szybką ewolucją”? Czy to zostało naprawione z biegiem czasu, czy jest to sporadyczna obserwacja? Czy zmienność jest znacząca?

Na przykład niektóre media twierdzą, że niektóre gatunki „nauczyły się” metabolizować truciznę gatunku wprowadzonego do ich środowiska w ciągu kilku lat. Fascynujące, prawda? Ośmielamy się twierdzić, że jest to praktycznie niemożliwe. Czym innym jest istnienie mutacji w populacji, które zmieniają skład toksyny i osoby, które ją przedstawiają, są uprzywilejowane, a inne różnią się tym, że postać ta pojawia się z Nic w odpowiedzi na zadaną presję selekcyjną. Jeśli szybka ewolucja byłaby tak prosta i wydajna, jak to się dzieje, że co 24 godziny ginie prawie 150 gatunków?

Streszczenie

W tych ostatnich wierszach nie próbowaliśmy, wręcz przeciwnie, odrzucić koncepcję szybkiej ewolucji. Konieczna jest perspektywa krytyczna i analityczna. Ewolucja we wszystkich przypadkach jest powolnym procesem, który wymaga utrwalenia postaci w czasie. Po prostu nie możemy wiedzieć, czy trend populacji jest sporadyczny, czy ostateczny, dopiero wiele lat później. jego dokumentacji, a co za tym idzie, wykazanie szybkiej ewolucji istot złożonych przyprawia o prawdziwy ból głowy. głowa.

Odniesienia bibliograficzne:

• Ferris E., Abegglen L. M., Schiffman, J. D. i Gregg, C. (2018). Przyspieszona ewolucja charakterystycznych gatunków ujawnia elementy kandydujące do klinicznie istotnych cech, w tym oporność na mutacje i raka. Raporty komórkowe, 22(10), 2742-2755.
• Maroń, J. L., Vila, M., Bommarco, R., Elmendorf, S., & Beardsley, P. (2004). Szybka ewolucja inwazyjnej rośliny. Monografie ekologiczne, 74(2), 261-280.
• Thomson, J. NIE. (1998). Szybka ewolucja jako proces ekologiczny. Trendy w ekologii i ewolucji, 13(8), 329-332.
• Yoshida, T., Jones, L. E., Ellner, S. P., Fusmann, G. F., & Hairston, N. G. (2003). Szybka ewolucja napędza dynamikę ekologiczną w systemie drapieżnik-ofiara. Przyroda, 424 (6946), 303-306.