Konvergente Evolution

Konvergente Evolution beschreibt den Erwerb desselben biologischen Charakterzugs in Abstammungen ohne Beziehung.

Der Flügel ist ein klassisches Beispiel der konvergenten Evolution in der Handlung. Fliegende Kerbtiere, Vögel und Fledermäuse haben alle die Kapazität des Flugs unabhängig entwickelt. Sie sind auf diesem nützlichen Charakterzug "zusammengelaufen".

Obwohl ihr letzter gemeinsamer Ahne Flügel nicht hatte, tun beide Vögel und Fledermäuse, und sind zum angetriebenen Flug fähig. Die Flügel sind im Aufbau wegen der physischen der Flügel-Gestalt auferlegten Einschränkungen ähnlich. Ähnlichkeit kann auch durch die geteilte Herkunft erklärt werden. Flügel wurden von Gliedern, wie gezeigt, durch ihre Knochen-Struktur modifiziert.

Charakterzüge, die durch die konvergente Evolution entstehen, werden analoge Strukturen im Gegensatz zu homologen Strukturen genannt, die einen allgemeinen Ursprung haben. Fledermaus und pterosaur Flügel sind ein Beispiel von analogen Strukturen, während der Fledermaus-Flügel dem Menschen und den anderen Säugetier-Unterarmen homolog ist, einen Erbstaat trotz der Portion verschiedenen Funktionen teilend. Die Ähnlichkeit in Arten der verschiedenen Herkunft, die das Ergebnis der konvergenten Evolution ist, wird homoplasy genannt.

Das Gegenteil der konvergenten Evolution ist auseinander gehende Evolution, wodurch zusammenhängende Arten verschiedene Charakterzüge entwickeln. Auf einem molekularen Niveau kann das wegen der zufälligen Veränderung geschehen, die zu anpassungsfähigen Änderungen ohne Beziehung ist; sieh lange Zweiganziehungskraft.

Konvergente Evolution ist dem ähnlich, aber von, die Phänomene des Entwicklungsrelais und der parallelen Evolution unterscheidbar. Entwicklungsrelais beschreibt, wie unabhängige Arten ähnliche Eigenschaften durch ihre Evolution in ähnlichen Ökosystemen zu verschiedenen Zeiten — zum Beispiel die dorsalen Flossen von erloschenem ichthyosaurs und Haien erwerben. Parallele Evolution kommt vor, wenn sich zwei unabhängige Arten zusammen zur gleichen Zeit in demselben ecospace entwickeln und ähnliche Eigenschaften — zum Beispiel erloschene browsing-Pferde und paleotheres erwerben.

Ursachen

Ähnlichkeit kann auch resultieren, wenn Organismen ähnliche ökologische Nischen — d. h. eine kennzeichnende Lebensweise besetzen. Ein klassischer Vergleich ist zwischen der Beuteltierfauna Australiens und den placental Säugetieren der Alten Welt. Die zwei Abstammungen sind clades — d. h. sie jeder Anteil ein gemeinsamer Ahne, der ihrer eigenen Gruppe gehört, und sind mehr nah mit einander verbunden als zu jedem anderen clade — aber sehr ähnliche in jeder isolierten Bevölkerung entwickelte Formen. Viele Körperpläne, zum Beispiel Säbelzahnkatzen und fliegende Eichhörnchen, haben sich unabhängig in beiden Bevölkerungen entwickelt.

Unterscheidung von der Wiederevolution

In einigen Fällen ist es schwierig zu erzählen, ob ein Charakterzug dann wiederentwickelt konvergent verloren worden ist, oder ob ein Gen einfach 'ausgeschaltet' und dann später wiederermöglicht worden ist. Solch ein wiedererschienener Charakterzug wird einen Atavismus genannt. Von einer mathematischen Einstellung hat ein unbenutztes Gen eine angemessene Wahrscheinlichkeit des Bleibens im Genom in einem funktionellen Staat seit ungefähr 6 Millionen Jahren, aber nach 10 Millionen Jahren ist es fast sicher, dass das Gen nicht mehr fungieren wird.

Beispiele

Eines der wohl bekanntesten Beispiele der konvergenten Evolution ist das Kameraauge von cephalopods (z.B, Tintenfisch), Wirbeltiere (z.B, Säugetiere) und cnidaria (z.B, Kasten-Gelees). Ihr letzter gemeinsamer Ahne hatte höchstens einen sehr einfachen photoempfänglichen Punkt, aber eine Reihe von Prozessen hat zur progressiven Verbesserung dieser Struktur zum fortgeschrittenen Kameraauge — mit einem feinem Unterschied geführt: Das cephalopod Auge wird in der entgegengesetzten Richtung mit Blut- und Nervenbehältern "angeschlossen", die vom Rücken der Netzhaut, aber nicht der Vorderseite als in Wirbeltieren hereingehen. Die Ähnlichkeit der Strukturen in anderer Hinsicht, trotz der komplizierten Natur des Organs, illustriert, wie es einige biologische Herausforderungen (Vision) gibt, die eine optimale Lösung haben.

Es gibt auch mehrere Beispiele der Konvergenz am Niveau der DNA und Protein-Folgen, einschließlich des lysozyme Enzyms in Affen und Kühen, die foregut Gärung unabhängig entwickelt haben. Ähnlich haben mehrere Proteine (einschließlich prestin), die in die hohe Frequenz hineingezogen werden, die in Säugetieren hört, zahlreichen parallelen Aminosäure-Ersatz in Fledermäusen und Delfinen erlebt, von denen beide das Überschallhören für echolocation entwickelt haben.

Parallele gegen die konvergente Evolution

Für einen besonderen Charakterzug, in jeder von zwei Abstammungen von einem angegebenen Vorfahren einem späteren Nachkommen weitergehend, können parallele und konvergente Entwicklungstendenzen ausschließlich definiert und klar von einander bemerkenswert werden.

Wenn beide Nachkommen in einer besonderen Rücksicht ähnlich sind, wird Evolution als Parallele definiert, wenn die betrachteten Vorfahren auch ähnlich, und konvergent waren, wenn sie nicht waren.

Wenn die Erbformen unangegeben oder unbekannt sind, oder die Reihe von betrachteten Charakterzügen nicht klar angegeben wird, wird die Unterscheidung zwischen der parallelen und konvergenten Evolution subjektiver. Zum Beispiel wird das bemerkenswerte Beispiel von ähnlichem placental und Beuteltierformen von Richard Dawkins im Blinden Uhrmacher als ein Fall der konvergenten Evolution beschrieben, weil Säugetiere auf jedem Kontinent eine lange Entwicklungsgeschichte vor dem Erlöschen der Dinosaurier hatten, unter denen man relevante Unterschiede ansammelt. Stephen Jay Gould beschreibt viele derselben Beispiele wie parallele Evolution, die vom gemeinsamen Ahnen des ganzen marsupials und placentals anfängt. Viele entwickelte Ähnlichkeiten können im Konzept als parallele Evolution von einem entfernten Vorfahren, mit Ausnahme von denjenigen beschrieben werden, wo ziemlich verschiedene Strukturen zu einer ähnlichen Funktion hinzugewählt werden. Denken Sie zum Beispiel Mixotricha paradoxa, eine Mikrobe, die ein System von Reihen von offenbarem cilia und grundlegenden Körpern gesammelt hat, die nah diesem von ciliates ähneln, aber die wirklich kleinere symbiont Kleinstlebewesen oder die verschieden orientierten Schwänze des Fisches und der Walfische ist. Auf dem gegenteiligen könnte jeder Fall, in dem sich Abstammungen zusammen zur gleichen Zeit in demselben ecospace nicht entwickeln, als konvergente Evolution an einem Punkt rechtzeitig beschrieben werden.

Die Definition eines Charakterzugs ist im Entscheiden entscheidend, ob eine Änderung als auseinander gehend, oder als parallel oder konvergent gesehen wird. Im Image oben, bemerken Sie, dass da serine und threonine ähnliche Strukturen mit einer Alkohol-Seitenkette besitzen, hat das Beispiel "auseinander gehend" gekennzeichnet würde "Parallele" genannt, wenn die Aminosäuren durch die Ähnlichkeit gruppiert würden, anstatt individuell betrachtet zu werden. Als ein anderes Beispiel, wenn Gene in zwei Arten unabhängig eingeschränkt auf dasselbe Gebiet der Tiere durch die Regulierung durch einen bestimmten Abschrift-Faktor werden, kann das als ein Fall der parallelen Evolution beschrieben werden — aber die Überprüfung der wirklichen DNA-Folge wird wahrscheinlich nur auseinander gehende Änderungen in individuellen Grundpaar-Positionen seit einem neuen Abschrift-Faktor zeigen verbindliche Seite kann in einer breiten Reihe von Plätzen innerhalb des Gens mit der ähnlichen Wirkung hinzugefügt werden.

Eine ähnliche Situation kommt vor, die Homologie von morphologischen Strukturen denkend. Zum Beispiel besitzen viele Kerbtiere zwei Paare von fliegenden Flügeln. In Käfern wird das erste Paar von Flügeln in Flügel-Deckel mit wenig Rolle im Flug gehärtet, während in Fliegen das zweite Paar von Flügeln in kleinen für das Gleichgewicht verwendeten halteres kondensiert wird. Wenn die zwei Paare von Flügeln als austauschbare, homologe Strukturen betrachtet werden, kann das als die parallele Verminderung der Zahl von Flügeln beschrieben werden, aber sonst sind die zwei Änderungen jeder auseinander gehende Änderungen in einem Paar von Flügeln.

Ähnlich der konvergenten Evolution beschreibt Entwicklungsrelais, wie unabhängige Arten ähnliche Eigenschaften durch ihre Evolution in ähnlichen Ökosystemen, aber nicht zur gleichen Zeit (dorsale Flossen von Haien und ichthyosaurs) erwerben.

Bedeutung

Konvergenz ist mit der darwinistischen Evolution in der populären Einbildungskraft seitdem mindestens die 1940er Jahre vereinigt worden. Zum Beispiel behauptete Elbert A. Rogers dass, "wenn wir zu den Theorien von Darwin neigen, könnten wir nicht annehmen, dass Mann [genauso] passend war, sich in einem Kontinent entwickelt zu haben, wie ein anderer?" Der Grad, zu dem Konvergenz die Produkte der Evolution betrifft, ist das Thema einer populären Meinungsverschiedenheit. In seinem Buch Wunderbares Leben behauptet Stephen Jay Gould, dass, wenn das Band des Lebens zurückgespult und abgespielt wurde, Leben einen sehr verschiedenen Kurs genommen hätte. Simon Conway Morris entgegnet dieses Argument, behauptend, dass Konvergenz eine dominierende Kraft in der Evolution ist, und dass da dieselben physischen und Umwelteinschränkungen dem ganzen Leben folgen, gibt es einen "optimalen" Körperplan, den Leben zu mit der Evolution unvermeidlich entwickeln wird, die verpflichtet ist, auf die Intelligenz — einen Charakterzug von Primaten, Krähen und Delfinen — an einem Punkt zu stolpern. Konvergenz ist schwierig zu messen, so schreiten Sie auf diesem Problem fort kann Ausnutzung von Technikspezifizierungen (z.B, der Flügel-Aerodynamik) und vergleichbar strenge Maßnahmen des "sehr verschiedenen Kurses" in Bezug auf phylogenetic (molekulare) Entfernungen verlangen.

Siehe auch

  • Konvergenz von Haplotype

Kommentare

Weiterführende Literatur

  • McGhee, G.R. (2011). Konvergente Evolution: Beschränkte Am schönsten Formen. Wiener Reihe in der Theoretischen Biologie, dem Institut von Massachusetts für die Technologiepresse, Cambridge (Magister artium). 322 Seiten.
  • Rasmussen, L.E.L. Lee, T.D. Roelofs, W.L. Zhang, A., Doyle Davies der Jüngere, G. (1996). Kerbtier pheromone in Elefanten. Natur. 379: 684.
  • Konvergente Evolutionsbeispiele - ökologische Entsprechungen, Abteilung der Biologie, Bellarmine Universität.
  • Stearns, S. & Hoekstra, R. 2005. Evolution: Eine Einführung.
  • Lowe, Nancy, "Einzelne Zentren der Entwicklung", Südliche Räume, am 30. November 2009.
  • McMenamin, M.A.S. (1998). Der Garten von Ediacara: Das Entdecken des ersten komplizierten Lebens. Universität von Columbia Presse.

Giannutri / Hecale
Impressum & Datenschutz