Mozaīkas evolūcija: definīcija, piemēri un loma makroevolūcijā
Atklājiet mozaīkas evolūciju: definīciju, spilgtus piemērus un tās lomu makroevolūcijā — kā pazīmju moduļi veido sugu pārejas un fosiliju liecības.
Mozaīkas evolūcijā dažas pārejas formas pazīmes ir bazālas, bet citas ir ievērojami progresējušas. Šī frāze apzīmē situāciju, kad organisms vai taksons vienlaikus parāda gan primitīvas, gan atvasinātas iezīmes — tas ir, nav vienota "visu pazīmju" progressā, bet gan sajaukums jeb mozaīka no dažādiem attīstības pakāpieniem.
Acīmredzot evolūcijas pārmaiņas dažās ķermeņa daļās vai sistēmās notiek strauji, vienlaikus nemainoties citām daļām. Cita definīcija ir "pazīmju evolūcija dažādos tempos gan sugas iekšienē, gan starp sugām". 408 Tas nozīmē, ka attīstības modiļi (moduļi) var mainīties daļēji neatkarīgi viens no otra, radot kombinācijas, kas nav viendabīgas pa visu organismu.
Evolūcija no pamatformas (agrīnās) līdz atvasinātai (vēlākai) formai notiek pakāpeniski. Moduļi (pazīmju grupas) mainās daļēji neatkarīgi viens no otra. Tās mainās dažādos laikos, tādējādi veidojot primitīvo un atvasināto pazīmju mozaīku. Šādas neatkarīgas pārmaiņas var rasties, jo attīstības gēni un to regulācija ietekmē dažādas struktūras atšķirīgi, kā arī dažādas pazīmes tiek pakļautas atšķirīgiem selekcijas spiedieniem vai funkcionāliem ierobežojumiem.
Šīm pārmaiņām ir vadošā loma galvenajās evolūcijas pārejās. Tās var būt saistītas ar sugu veidošanos, radot virkni sugu, no kurām tikai dažas varētu būt atrodamas kā fosilijas. Mozaīkas evolūcija ļauj parādīties jauniem kombinatoriskiem risinājumiem — piemēram, jauna dzīvesveida vai vides izmantošanas stratēģijai — bez nepieciešamības, lai visas pazīmes mainītos vienlaikus.
Šai idejai pierādījumus galvenokārt sniedz paleontoloģija. Nav apgalvots, ka šis modelis ir universāls, taču tas ir izplatīts. Šobrīd ir zināmi daudzi piemēri no daudziem dažādiem taksoniem. Interpretējot fosīlijas, bieži redzama kombinācija no pazīmes, kas šķiet ļoti līdzīga priekštečiem, un citām, kas ir vairāk atvasinātas, — tas tieši atspoguļo mozaīkas principu.
Galvenie mehānismi
- Modularitāte: organisms sastāv no funkcionāli un attīstāmi saistītiem moduļiem (piem., galva, ekstremitātes), kuri var evolūcijas gaitā mainīties neatkarīgi.
- Heterohronija: izmaiņas attīstības laika vai tempu (piem., agrīna vai novēlota orgānu attīstība) var radīt atšķirīgas kombinācijas no primitīvām un atvasinātām pazīmēm.
- Selektīvais spiediens un funkcionālās prasības: dažādas pazīmes ir pakļautas atšķirīgiem vides spiedieniem, tāpēc vienas struktūras var attīstīties ātrāk nekā citas.
- Gēnu pleiotropija un regulācija: daži gēni ietekmē vairākas pazīmes; to izmaiņas var dot netiešas sekas un atsevišķu moduļu neatkarīgas pārbūves.
- Funkcionālie ierobežojumi: anatomiskas vai attīstības saites var aizkavēt vienlaicīgas izmaiņas vairākās struktūrās, veicinot pakāpenisku, mozaīkveida transformāciju.
Piemēri
- Archaeopteryx un citi pārejas putnu/reptīliju piemēri — kombinācija no putnu pazīmēm (spalvas) un rāpuļu iezīmēm (zobi, garais asti kauls), kas skaidri parāda mozaīkas raksturu.
- Cilvēka evolūcija — pazīstams piemērs, kur bipedālisms parādās agrīnāk nekā ievērojama smadzeņu izmēra palielināšanās un citi morfoloģiskie pārveidojumi; dažādas skeleta daļas un smadzenes mainās dažādos tempos.
- Zirgu evolūcija — zobu formas, pirkstu skaita samazināšanās un ekstremitāšu garuma izmaiņas notika nevienmērīgi, radot pakāpeniskas transformācijas vairākos neatkarīgos moduļos.
- Vaļu evolūcija — pāreja no sauszemes dzīvniekiem uz pilnīgi ūdens dzīvi ietver mozaīkveida izmaiņas: ekstremitāšu samazināšanās, taču vienlaikus speciālas iekšējas struktūras (piem., klausīšanās aparāts) var attīstīties agrāk vai citā virzienā.
Kā to pēta
- Paleontoloģiskās rindas: fosiliju secību salīdzināšana ļauj novērot, kuras pazīmes parādās agrāk vai vēlāk.
- Filogenētiskā salīdzināšana: kladistiskas metodes un laika kalibrētas koki palīdz izsecināt pazīmju evolūcijas secību un tempu.
- Ontogeneze un attīstības bioloģija: pētījumi par gēnu ekspresiju un attīstības procesiem atklāj, kā rodas moduļi un kā to regulācija var veicināt mozaīkas attīstību.
- Morfometrika un attēlu tehnoloģijas: kvantitatīvā formas analīze, CT skenēšana un 3D rekonstrukcijas ļauj detalizēti salīdzināt struktūras starp taksoniem un laika posmiem.
Nozīme makroevolūcijā
Mozaīkas evolūcija ir svarīgs skaidrojums tam, kā rodas morfoloģiskā daudzveidība un lieli evolūcijas pāreju soļi. Tā parāda, ka evolūcija nereti nevirzās kā vienots, vienmērīgs process, bet gan caur daļēju, modulāru pārbūvi, kas var radīt jaunas adaptācijas un atvēr ceļu adaptīvām radiācijām. Tomēr šis modelis nav vienīgais — dažos gadījumos pazīmes var evolūcēt ļoti koordinēti, bet citos — pilnīgi neatkarīgi. Fosiliju ieraksts, salīdzināšanas metodes un attīstības bioloģijas kopā palīdz noteikt, kur mozaīkas evolūcija ir bijusi galvenais spēks un kur tai nav lomas.
Arheopteriksa Londonas eksemplārs (atlējums)
Piemēri
- Cilvēka evolūcija. Agrīnā divkājainības evolūcija australopitekos un ar to saistītā iegurņa jostas modifikācija notika ilgi pirms ievērojamām galvaskausa vai smadzeņu izmēra izmaiņām.
- Smadzeņu evolūcija. Dažādas zīdītāju smadzeņu daļas attīstījās atšķirīgā tempā.
- Arheopterikss. Pirms gandrīz 150 gadiem Tomass Henrijs HakslijsThomas Henry Huxley) salīdzināja arheopteriksu ar mazu teropodu dinozauru Compsognathus. Šīs divas fosilijas tika iegūtas no Zolnhofena kaļķakmens Bavārijā. Viņš pierādīja, ka abi eksemplāri ir ļoti līdzīgi, izņemot Archaeopteryx priekšējās ekstremitātes un spalvas. Haksliju interesēja putnu un rāpuļu radniecība, ko viņš apvienoja kā Sauropsida. Interesanti ir tas, ka pārējais skelets nebija mainījies.
- pļavu griezes pēdējo 500 000 gadu laikā.
- Pterozaurs Darwinopterus. D. modularis bija pirmā zināmā pterozauru suga, kurai piemita gan garspuru (rhamphorhynchoid), gan īsspuru (pterodactyloid) pterozauru pazīmes.
- Zirga evolūcija. Galvenās pārmaiņas notika dažādos laikos, ne visas vienlaicīgi.
- Cits labs piemērs ir zīdītāju evolūcija mezozoja periodā.
Atkārtoti izskatīts slavens gadījums
Hakslijs bija norādījis, ka arheopterikss bija rāpuļa un putna pazīmju sajaukums. Bez spalvām un rokām tā skelets izskatījās gluži kā Compsognathus skelets. Tagad mēs zinām, ka tā kaulu augšanas fizioloģija bija daudz lēnāka nekā mūsdienu putniem un vairāk līdzinājās dinozauru priekštečiem. Tas nozīmē, ka pēc izšķilšanās būtu pagājis ilgāks laiks, pirms tas būtu spējis lidot. Mūsdienu pirmspasaules putniem no izšķilšanās līdz lidošanai paiet 3-6 nedēļas. Arheopteriksam šis pagrieziena punkts varēja aizņemt aptuveni 18 nedēļas. Lai sasniegtu galīgo pieauguša cilvēka izmēru, varēja paiet divi līdz trīs gadi. Mūsdienu formu fizioloģijas evolūcija notika vēlāk šīs grupas vēsturē. Kopš Archaeopteryx tie bija attīstījušies vairāk nekā 140 miljonus gadu.
Fona informācija
Jau sen zināms, ka izmaiņas gēnos, kas kontrolē attīstību, izraisa izmaiņas pieaugušā dzīvnieka galīgajā variantā.
Nesen veiktais darbs parāda, kā galvenās attīstības kontroles sistēmas ("homeobokss") var organizēt selektīvas izmaiņas dažādās organisma daļās. Tas ir mozaīkveida evolūcijas pamatā.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir mozaīkas evolūcija?
A: Mozaikas evolūcija ir evolūcijas veids, kad dažas pārejas formas pazīmes ir pamatformas, bet citas ir progresējušas. Tā ietver atšķirīgu pazīmju evolūciju gan sugas iekšienē, gan starp sugām.
J: Kā notiek straujas evolūcijas izmaiņas dažās ķermeņa daļās vai sistēmās, lai gan vienlaicīgi nenotiek izmaiņas citās daļās?
A: Moduļi vai pazīmju grupas mainās daļēji neatkarīgi viena no otras. Tās mainās dažādos laikos, veidojot primitīvu un atvasinātu pazīmju mozaīku.
J: Kāda ir mozaīkveida evolūcijas vieta evolūcijas teorijā?
A.: Mozaīkas evolūcija ir daļa no ilgtermiņa tendencēm jeb makroevolūcijas. Tā ietver evolūciju no pamatformas (agrīnas) uz atvasinātu (vēlāku) formu, kas notiek pa posmiem.
J: Kāda ir mozaīkveida evolūcijas loma galvenajās evolūcijas pārejās?
A: Izmaiņas mozaīkveida evolūcijā spēlē galveno lomu galvenajās evolūcijas pārejās.
J: Kāds ir galvenais mozaīkveida evolūcijas pierādījumu avots?
A.: Pierādījumi par mozaīkveida evolūciju galvenokārt nāk no paleontoloģijas.
J: Vai mozaīkveida evolūcija ir universāls evolūcijas modelis?
A.: Nē, netiek apgalvots, ka mozaīkveida evolūcija ir universāls evolūcijas modelis, taču tā ir izplatīta. Ir daudz dažādu dažādu taksonu mozaīkveida evolūcijas piemēru.
J: Vai mozaīkveida evolūcija var ietvert sugas, kas rada tikai dažas fosilijas?
A: Jā, mozaīkveida evolūcija var ietvert sugas, kas rada virkni sugu, no kurām tikai dažas ir atrodamas kā fosilijas.
Meklēt