Paralelní evoluce - Parallel evolution

Paralelní evoluce je podobný vývoj znaku u odlišných druhů, které spolu úzce nesouvisejí, ale sdílejí podobný původní znak v reakci na podobný evoluční tlak.

Paralelní vs. konvergentní evoluce

Evoluce v poloze aminokyseliny . V obou případech se levostranný druh mění od inkorporace alaninu (A) na konkrétní pozici do proteinu u hypotetického společného předka odvozeného z porovnání sekvencí několika druhů a nyní zahrnuje serin (S) v jeho současné formě . Pravý druh může v této poloze aminokyselin procházet divergentní , paralelní nebo konvergentní evolucí vzhledem k poloze prvního druhu.

Vzhledem k určité zvláštnosti, která se vyskytuje v každé ze dvou linií pocházejících ze specifického předka, je teoreticky možné striktně definovat paralelní a konvergentní evoluční trendy a jasně je od sebe odlišit. Kritéria pro definování konvergentního na rozdíl od paralelního vývoje jsou však v praxi často nejasná, takže v některých případech je běžná libovolná diagnóza.

Když jsou si dva druhy v určitém znaku podobné, evoluce je definována jako paralelní, pokud předkové sdíleli tuto podobnost; pokud ne, je vývoj tohoto znaku u těchto druhů definován jako konvergentní. Tento rozdíl však není jednoznačný. Za prvé, uvedené podmínky jsou částečně otázkou míry; všechny organismy sdílejí více či méně nedávné společné předky. V evoluční biologii nelze vždy vyřešit otázku, jak daleko zpět hledat podobné předky a jak podobní musí být tito předkové, aby mohl člověk uvažovat o paralelní evoluci. Někteří vědci proto tvrdili, že paralelní evoluce a konvergentní evoluce jsou víceméně nerozeznatelné. Jiní trvají na tom, že bychom se v praxi neměli vyhýbat šedé zóně, protože mezi paralelní a konvergentní evolucí zůstává mnoho důležitých rozdílů.

Jsou-li rodové formy neurčené nebo neznámé nebo není-li jasně specifikován rozsah uvažovaných vlastností, stává se rozdíl mezi paralelní a konvergentní evolucí subjektivnějším. Například Richard Dawkins ve filmu The Blind Watchmaker popisuje nápadnou podobnost mezi placentální a vačnatou formou jako výsledek konvergentní evoluce, protože savci na příslušných kontinentech předků měli dlouhou evoluční historii před vyhynutím dinosaurů. Toto období oddělení by umožnilo nahromadění mnoha relevantních rozdílů. Stephen Jay Gould se lišil; popsal některé ze stejných příkladů jako počátky od společného předka všech vačnatců a placent, a tedy rovnající se paralelnímu vývoji. A jistě, kdykoli lze v koncepci popsat podobnosti, jako by se vyvinuly ze společného atributu odvozeného z jediné vzdálené rodové linie, lze ji legitimně považovat za paralelní evoluci.

Naproti tomu tam, kde byly zjevně kooptovány zcela odlišné struktury pro podobnou formu a funkci, je nutné vývoj nutně považovat za konvergentní. Uvažujme například Mixotricha paradoxa , eukaryotický mikrob, který sestavil systém řad zjevných řasinek a bazálních těl, které se velmi podobají systému v nálevnících . Při inspekci se však ukázalo, že v Mixotricha paradoxa jsou ve skutečnosti řasinky menší symbiontové mikroorganismy; v takovém případě nejde o paralelní vývoj. Opět platí, že různě orientované ocasy ryb a velryb odvozené v naprosto odlišných dobách od radikálně odlišných předků a jakákoli podobnost ve výsledných potomcích se proto musely vyvíjet konvergentně; jakýkoli případ, kdy se linie ve stejném ekologickém prostoru nevyvíjejí společně ve stejnou dobu, lze v určitém okamžiku popsat jako konvergentní vývoj.

Definice zvláštnosti je zásadní při rozhodování, zda je změna považována za odlišnou, paralelní nebo konvergentní. Například vývoj sezamoidního „ palce “ pandy obrovské rozhodně není paralelní s vývojem palce primátů , zejména homininů , a také se morfologicky liší od palců primátů, ale z některých hledisek jej lze považovat za konvergentní ve funkci a vzhledu.

Na obrázku výše si znovu všimněte, že jelikož serin a threonin mají podobné struktury s postranním řetězcem alkoholu, příklad označený jako „divergentní“ by byl označen jako „paralelní“, pokud by byly aminokyseliny seskupeny podle podobnosti, místo aby byly brány v úvahu jednotlivě. Jako další příklad, pokud se geny u dvou druhů nezávisle stanou omezeny na stejnou oblast zvířat regulací určitým transkripčním faktorem, lze to popsat jako případ paralelního vývoje - ale zkoumání skutečné sekvence DNA pravděpodobně ukáže pouze divergentní změny v jednotlivých polohách základních párů, protože nové vazebné místo pro transkripční faktor lze přidat na širokou škálu míst v genu s podobným účinkem.

Podobná situace nastává s ohledem na homologii morfologických struktur. Například mnoho hmyzu vlastní dva páry létajících křídel. U brouků je první pár křídel vytvrzený do elytra , kryty křídel s malou rolí v letu, zatímco u mušek je druhý pár křídel zhuštěn do malých ohlávek používaných pro rovnováhu. Pokud jsou dva páry křídel považovány za zaměnitelné, homologní struktury, lze to popsat jako paralelní snížení počtu křídel, ale jinak jsou tyto dvě změny rozdílnými změnami v jednom páru křídel.

Podobně jako konvergentní evoluce, evoluční relé popisuje nezávislé druhy získat podobné vlastnosti přes jejich evoluci v podobných ekosystémech, ale ne ve stejné době, jako jsou hřbetní ploutve z žraloků , kytovců a ichthyosaursa .

Příklady

Paralelní vývoj mezi vačnatci a placenty

Řadu příkladů paralelní evoluce poskytují dvě hlavní větve savců , placenty a vačnatci , které následovaly nezávislé evoluční cesty po rozpadu pevnin, jako je Gondwanaland, zhruba před 100 miliony let. V Jižní Americe sdíleli ekosystém vačnatci a placentalové (před Great American Interchange ); v Austrálii převažovaly vačnatci; a ve Starém světě a Severní Americe zvítězily placenty. Na všech těchto lokalitách však byli savci malí a do ekosystémů až do masového vyhynutí dinosaurů před šedesáti pěti miliony let zaplnili jen omezená místa . V této době začali savci na všech třech zemských masách nabývat mnohem širší palety forem a rolí. Zatímco některé formy byly pro každé prostředí jedinečné, překvapivě podobná zvířata se často objevovala na dvou nebo třech oddělených kontinentech. Mezi příklady patří placentární šavlozubé kočky ( Machairodontinae ) a jihoamerický šavlozubý zub ( Thylacosmilus ) ; tasmánský vlk a Evropská vlk ; podobně vačnatí a placentární krtci , létající veverky a (pravděpodobně) myši .

Reference

Poznámky