Конвергентное определение эволюции
Конвергентная эволюция – это процесс, в котором организмы, которые не тесно связаны, независимо развивают сходные черты. Адаптации могут принимать форму похожих форм тела, цветов, органов и других адаптаций, которые составляют организм «s фенотип.
Конвергентная эволюция создает аналогичные структуры или «гомоплазии», которые имеют сходные формы или функции между различными вид, но не присутствовали в общем предке двух. С другой стороны, гомологичны структуры, то есть конкретный орган или кость, которая появляется во многих различных организмах, хотя часто в несколько другой форме или форме, может указывать на отклонение от общего предка.
Есть несколько обстоятельств, которые могут привести к конвергентной эволюции. Часто конвергенция происходит, когда организмам необходимо адаптироваться к аналогичным условиям окружающей среды, таким как эволюция толстых водоудерживающих листьев и шипов у видов кактусов и молочая, которые приспособлены к переносу условий сильной засухи, но являются естественными для отдельных континентов. Это также может произойти, когда два разных организма занимают одинаковые ниша например, загадочная зеленая окраска изумрудного дерева Боаса (Corallus caninus) из Южной Америки и зеленых древесных питонов (Chondropython viridis) из Австралии, которые живут высоко в пологе схожих тропических лесов и занимают нишу, предшествующую птицам.
Конвергенция жизненного цикла и поведенческих особенностей, таких как сходные структуры социальных колоний между голыми крольчатками (Heterocephalus glaber) и многими видами социальных пчел и муравьев, также могут иметь место для максимизации успеха размножения особей и внутри колоний. На молекулярном уровне независимая эволюция белков и токсинов также произошла во многих отдельных типах; например, морские анемоны (Cnidaria), змеи (позвоночные), скорпионы (членистоногие) и конусные улитки (моллюски) вырабатывают нейротоксины, которые действуют аналогично на рецепторы нейротрансмиттеров их добычи.
Конвергентная эволюция также может возникать через мимикрические комплексы, в которых организмы эволюционируют, чтобы копировать морфологию других видов. Эта адаптация полезна для имитатора либо в виде защиты при имитации фенотипа организма, который токсичен или иным образом опасен (бейтсовская мимикрия), либо позволяет мимику использовать ресурс или взаимодействие, ошибочно приняв его за модель (мюллеровая мюллера).
Процесс конвергентной эволюции в отличие от расходящаяся эволюция где близкородственные виды развивают разные черты и параллельную эволюцию, при которой сходные черты развиваются у родственных, хотя и отличных, видов от общего предка, но из разных клад.
Примеры конвергентной эволюции
Конвергентная эволюция крыльев
Широко распространенным примером конвергентной эволюции является эволюция крыльев и силового полета у птиц, летучих мышей и (ныне вымерших) птерозавров, каждый из которых принадлежит к разному классу организмов и поэтому имеет очень далеких общих предков.
Ископаемые данные определили, что полет развивался у птерозавров (летающих рептилий позднего триасового периода) около 225 млн лет, а у птиц около 150 млн лет, а у летучих мышей млекопитающих развивались крылья около 50-60 млн лет. Эволюция полета с использованием двигателя произошла только один раз в каждой из этих линий, хотя существуют определенные организмы, например, страусиные птицы, которые впоследствии вернулись к тому, что стали нелетающими, сохраняя при этом свои структуры крыльев.
Различные структуры крыльев птиц, летучих мышей и птерозавров поддерживаются измененной пятипалой конечностью. Каждая конечность состоит из плечевой кости радиусом и локтевой кости, большого пальца и костей пальцев и представляет собой гомологичную структуру, содержащую те же кости, которые составляют конечности многих животных, включая людей, китов и крокодилов; однако, форма каждой кости сильно отличается между каждой формой.
Удлиненный безымянный палец формирует крыло птерозавра, а другие цифры используются в качестве когтей. У птиц удлиненный радиус и локтевая кость, а также кости пальцев, слитые вместе для прочности, поддерживают крыло. Наконец, крылья летучей мыши отличаются тем, что они образованы мембраной, натянутой на четыре вытянутых пальца. Причина, по которой каждое из этих разных образований костей приводит к одной и той же возможной форме крыла, объясняется базовой физикой полета: крылья, которые были по-разному сформированы, не позволяли животному летать.
Хотя птицы и птерозавры имеют очень отдаленного общего предка, и птицы также имеют общего предка с летучими мышами, ни один из этих предков не имел крыльев или не мог летать. Следовательно, в каждой из этих линий крыло представляет собой аналогичную структуру, поскольку кости расположены по-разному, чтобы независимо достичь функционально подобной структуры.
На изображении выше показаны различные внутренние структуры костей крыльев у: 1) Птерозавров рептилий (Pterosauria). 2) Летучие мыши-млекопитающие (Chiroptera). 3) Птицы (Авес).
Конвергентная эволюция между плацентарными млекопитающими и сумчатым
Плацентарные млекопитающие, у которых есть потомство, которое подвергается беременности в пределах матка и рождаются довольно продвинутыми, а сумчатые, чьи дети рождаются очень незрелыми и продолжают развиваться в мешочке на теле матери, отошли от общего предка около 100 миллионов лет назад.
Отделенные разделением континентов, млекопитающие эволюционировали, чтобы занять ниши в Европе, Африке и Америке, в то время как сумчатые занимали аналогичные ниши в Австралии и на соседних островах; эта история дала много примеров сходящейся эволюции.
Животные из каждой группы развивались одинаково аналогичные структуры в зависимости от таких факторов, как их среда обитания, привычки питания и требования к передвижению.
Кроющиеся животные превратились в крота и сумчатого крота, которые имеют схожие формы тела, когти для копания и не имеют эффективного зрения.
Тилацин (ныне вымерший) занял ту же нишу, что и волк: хищник вершины с острым зубы, мощные челюсти и скорость для успешной охоты.
Плацентарные летяги и сумчатые сахарные планеры произошли от одного и того же нелетающего общего предка, который распался около 65 миллионов лет назад. Эти два животных чрезвычайно похожи по внешности и поведению; они примерно одинакового размера, у них большие глаза для кормления в темноте они покрыты мягким мехом и имеют легкие подпорки.
Благодаря конвергентной эволюции у них также есть развитые структуры, которые позволяют им скользить между верхушками деревьев, где они живут. Крылообразные конструкции сделаны из кожа, который растягивается между передней и задней конечностью и не включает силовой полет. Тем не менее, теоретизируется, что это могут быть аналогичные структуры, которые появляются в качестве предшественника полета.
На изображениях показана кожа, натянутая между конечностями сахарного планера и летящей белки, развитая, чтобы позволить скользящему движению.
Некоторые другие примеры конвергентной эволюции
- Эволюция сложных глаз у позвоночных, головоногих (кальмары и осьминоги) и членистоногих (ракообразные, насекомые и пауки).
- Обтекаемая форма тела дельфинов, акул и (вымерших) ихтиозавров.
- Эволюция эхолокации у китов и летучих мышей.
- Парная оболочка имеет форму двустворчатых моллюсков и брахиопод.
- Способность шелка производить пауки, шелковые черви, шелковые бабочки и муравьи-ткачи.
- Длинные структуры (языки и клювы) развивались для сбора нектара у колибри, пчел, мотыльков и бабочек.
- Эволюция глазных пятен на крыльях бабочек и хвостах рыб.
- Колючки на телах ехидных (одноцветные), ежей (млекопитающие) и дикобразов (грызуны).
- Фильтрующее кормление многих китов (например, горбатых и усатых), акул (например, китовых акул и гигантских акул) и скатов манта.
- Эволюция древесного стебля у семенных растений, хвощей и деревьев.
- Способность рифа строить многие морские организмы, такие как кораллы, губки, кишечники и бактерии,
- Дивергентная эволюция – Эволюция и накопление различных признаков между группами, что приводит к образованию новых видов.
- Рудиментарные структуры – Структура или атрибут, который присутствует в организме, но утратил свою наследственную функцию.
- Аналогичные структуры – Орган или структура, которая визуально похожа или выполняет одну и ту же функцию у двух разных видов, хотя и не присутствует у их общего предка.
- Гомологичные структуры – Орган или структура тела, которая унаследована от общего предка между видами.
викторина
1. Аналогичные структуры:A. Структуры, которые остаются неизменными на протяжении эволюцииB. Структуры, которые делятся с общими предками других видовC. Структуры, которые похожи по функции или внешнему виду у двух видов, которых нет у их общего предкаD. Структуры, которые присутствуют у общих предков двух видов и до сих пор не присутствуют
Ответ на вопрос № 1
С верно. Аналогичные структуры представляют собой независимо развитые признаки, присутствующие в двух разных видах как продукт конвергентной эволюции.
2. Что из следующего НЕ является примером конвергентной эволюции?A. Изменение цвета камуфляжных способностей осьминогов и хамелеоновB. Наличие легочных структур у людей и кошекC. Обтекаемые фигуры у змей и безногих ящерицD. Подобная форма крыльев моли и летучих мышей
Ответ на вопрос № 2
В верно. Легкие эволюционировали у общего предка людей и кошек задолго до того, как их общие предки разошлись и остались относительно неизменными у обоих видов.