Konverģējošā evolūcija: analogās un homologās pazīmes skaidrojums
Konverģējošā evolūcija ir bioloģijas process, kurā divām vai vairākām sugām no nesaistītām evolūcijas līnijām neatkarīgi attīstās līdzīgas pazīmes vai iezīmes. Tas parasti notiek tāpēc, ka sugas nonāk līdzīgos biotopos vai saskaras ar līdzīgām vides prasībām un selekcijas spiedienu, tādējādi favorizējot līdzīgus pielāgojumus problēmu risināšanai.
Pazīmes, kas izskatās līdzīgas, var būt divu veidu:
- Homologas pazīmes — pazīmes, kas ir mantotas no kopīga priekšteča. Tās var atšķirties funkcijā un izskatā, bet tām ir kopīgas attīstības izcelsmes vai anatomiskas pamatstruktūras. Piemēram, četrkājaino sugu ekstremitātes (roku, kāju, spuru vai spārnu pamatstruktūra) ir mantota no agrīnajiem četrkājaiņiem devona perioda beigās/karbona sākumā, pirms aptuveni 360 miljoniem gadu.
- Analogas pazīmes — pazīmes, kuras radušās neatkarīgi dažādās līnijās kā līdzīgas adaptācijas līdzīgiem vides apstākļiem vai nodomiem. Šīs struktūras līdzās nav kopīgas attīstības izcelsmes. Konverģējošā evolūcija parasti noved pie analogām iezīmēm. Piemēri: putnu un sikspārņu spārni (abi ļauj lidot, bet attīstījušies no dažādām pamatstruktūrām), vai arī līdzīgas formas ūdenszvejniekiem — haizivju un delfīnu ķermeņa strūklas forma.
Kā atšķirt homologas un analogas pazīmes
Atšķirību nosaka, analizējot attīstības procesu, iekšējo struktūru, fosiliju ierakstus un ģenētiskos datus. Ja līdzības pamatā ir kopīgs embrionāls attīstības ceļš vai kopīga anatomiska shēma un tās saskan ar filogenētisko koku, tad pazīme ir homologa. Ja līdzais iznākums radušies no dažādiem attīstības ceļiem vai ģenētiskiem mehānismiem, tas liecina par analogumu un konverģenci.
Papildus jēdzieni
- Homoplāzija — vispārīgs termins, kas raksturo līdzības, kas nav mantotas no kopīga priekšteča (tajā skaitā analogas pazīmes un atsevišķi atkārtoti radušās pazīmes).
- Paralēlā evolūcija — kad līdzīgas pazīmes attīstās neatkarīgi, bet tuvu radniecīgās līnijās, izmantojot līdzīgus attīstības mehānismus; to reizēm atšķir no konverģences, kad līnijas ir tālāk sašķeltas.
Kāpēc tas ir svarīgi
Konverģence ir svarīga, jo tā parāda, kā dabiskā selekcija var radīt līdzīgus risinājumus tam pašam problēmu tipam neatkarīgi no organisma izcelsmes. Tajā pašā laikā konverģējošās iezīmes var maldināt filogenētiskās analīzes, ja tās tiek uzskatītas par pazīmēm, kas liecina par ciešu radniecību. Tāpēc sistemātiķi un evolūcijas biologiem jāizmanto vairāki pierādījumu avoti — morfoloģija, embrioloģija, fosilijas un molekulārie dati — lai pareizi noteiktu attiecības starp sugām.
Tipiski piemēri konverģences: spārni putniem, sikspārņiem un kukaiņiem (atšķirīga izcelsme, līdzīga funkcija), kameras tipa acs attīstība neatkarīgi mugurkaulniekos un galvkājniekos (piemēram, zivs acs un astoņkāja acs), kā arī līdzīgas dzīvesveida pielāgošanās saldūdens vai tuksneša organismiem.
Šīs divas sukulentu augu ģintis - Euphorbia un Astrophytum - ir tikai attāli radniecīgas. Tās ir neatkarīgi vienojušās par ļoti līdzīgu ķermeņa formu.
Piemēri
- Spārni: kukaiņu, putnu, sikspārņu un pterozauru spārni ir zināmā mērā līdzīgi. Jo īpaši tie visi ir plāni un spēcīgi, ar lielu virsmas laukumu. Spārnus var regulāri mehāniski kustināt, lai radītu pacēlumu; un tā tālāk. Katrā gadījumā spārni ir attīstījušies atsevišķi, tāpēc to forma atspoguļo noteiktas fiziskās vajadzības. Visiem trim lielākajiem dzīvniekiem ir izolācija un temperatūras regulēšana, tātad arī augsts vielmaiņas ātrums. Tas ir nepieciešams arī lidojumam, kas prasa daudz enerģijas.
- Viens no slavenākajiem konverģentas evolūcijas piemēriem ir galvkāju (piemēram, kalmāru), mugurkaulnieku (piemēram, zīdītāju) un gliemežvāku (piemēram, gliemežvāku) kameras acs. To pēdējam kopīgajam priekštecim bija vienkāršs fotorecepcijas punkts, bet virkne procesu noveda pie šīs struktūras pakāpeniskas pilnveidošanas līdz attīstītai kameras acij. Struktūru līdzība vairumā aspektu, neraugoties uz orgānu sarežģītību, parāda, ka var būt bioloģiskas problēmas, kurām ir optimāls risinājums.
- Nektāra ēdāji: Četras dziedātājputnu grupas no dažādām dzimtām dažādās valstīs specializējas nektāra ēšanā. Tās ir kolibri (Trochilidae; Amerika), saules putni (Nectariniidae; Dienvidāfrika), medus putni (Meliphagidae; Austrālija) un medus putni (Drepanididae; Havaju salas).p224 Tiem visiem ir līdzīga pielāgošanās, jo tie visi izmanto mēli, lai ēstu nektāru no ziedu centra.
- Vecās un Jaunās pasaules grifi nāk no atsevišķām, lai gan radniecīgām ģimenēm. Vecās pasaules grifi ir no Accipitridae dzimtas, kurā ietilpst arī ērgļi, kaijas, pūces, vanagi un āgļi. Vecās pasaules grifi liemeņus atrod tikai ar redzi. Jaunās pasaules grifi pieder pie Cathartidae dzimtas un izmanto ne tikai redzi, bet arī smaržu. Tie abi ir lieli, lidojoši putni, kas specializēti barojas ar beigtiem līķiem. Tiem ir spēcīgi knābji, gari kakli bez spalvām, spēcīgas kuņģa skābes, plaša augāja forma, lai ēdiena ēšanas laikā to uzglabātu utt. Šīs pazīmes ir attīstījušās neatkarīgi.
- Lieliem, ātri kustīgiem ūdensdzīvniekiem ir tendence veidot torpēdas formu: tunzivīm, haizivīm, delfīniem, killer vaļiem, ihtiozauriem - visiem tiem ir līdzīga forma. Šāda racionāla forma samazina pretestību, pārvietojoties ūdenī. Dažu (ihtiozauru, haizivju) spuras atrodas vienās un tajās pašās ķermeņa vietās. Šo formu tie ieguvuši no ļoti atšķirīgiem izejas punktiem.
- Zobenzobaino kaķu dzīvesveids zīdītāju vidū neatkarīgi attīstījās vismaz piecas reizes.
Konverģentās evolūcijas piemēru ir ļoti daudz - tā ir svarīga evolūcijas iezīme.
Parallelophyly
Paralelofīlija ir īpašs gadījums, kad divas vai vairākas līnijas ar tuvu kopīgu priekšteci neatkarīgi iegūst vienu un to pašu raksturu. Tanganikas ezerā Tanganikas ezerā Austrumāfrikā sešās dažādās līnijās ir izveidojušās vienas un tās pašas barošanās metodes. Akalipteru dzimtas mušām acis ar kājiņām parādās neregulāri un neatkarīgi. Acīmredzot tās ir mantojušas šādu acu ģenētisko spēju. Šī spēja ir selekcionēta tikai dažās līnijās. . p62, 225
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir konverģējošā evolūcija?
A: Konverģējošā evolūcija ir process bioloģijā, kad divām sugām, kas nāk no dažādām līnijām, attīstās vienas un tās pašas īpašības vai pazīmes, jo tās dzīvo līdzīgos biotopos un tām ir jāizstrādā risinājumi viena veida problēmām.
J: Kāpēc notiek konverģējošā evolūcija?
A: Tā notiek tāpēc, ka divas sugas dzīvo līdzīgos biotopos un tām ir jāizstrādā risinājumi viena veida problēmām.
J: Kā var rasties pazīmju līdzība?
A: Pazīmju līdzība var rasties divos veidos. Abas sugas var būt ieguvušas pazīmes no kopīga priekšteča vai arī abas sugas var būt neatkarīgi pielāgojušās līdzīgiem biotopa apstākļiem.
J: Kas ir homologas struktūras?
A: Homoloģiskas struktūras ir struktūras, kas ir līdzīgas, jo abas sugas šo īpašību ir ieguvušas no kopīga priekšteča.
J: Miniet homologas struktūras piemēru.
A: Homoloģiskas struktūras piemērs ir tetrapodu ekstremitāte, kas mantota no agrīnajiem tetrapodiem devona beigās/karbona sākumā, apmēram pirms 360 miljoniem gadu.
J: Kas ir analogas struktūras?
A: Analogas struktūras ir struktūras, kas ir līdzīgas, jo tās ir neatkarīgi pielāgojušās līdzīgiem dzīves vides apstākļiem.
J: Ko izraisa konverģējošā evolūcija?
A: Konverģences evolūcijas rezultātā rodas analogas iezīmes.
