Adaptive Strahlung

Beispiele für adaptive Strahlung

Beispiele für adaptive Strahlung sind überall um uns herum, in jedem lebenden Organismus., Kein Organismus ist heute genau derselbe wie sein ursprünglicher Vorfahr. Einige Arten haben sich erheblich verändert, wie die Diversifizierung von einer einzigen Art in den Elefanten und die Hyrax. Man muss nur auf das Bild unten schauen, um zu verstehen, wie die Auswahl eines anderen Lebensraums oder sogar eines ähnlichen Lebensraums, aber eine andere Wahl der Ernährung während des Prozesses der adaptiven Strahlung große anatomische und physiologische Veränderungen verursachen kann.,

Beuteltiere

Eines der häufigsten Beispiele für die Theorie der adaptiven Strahlung ist die Streuung und Diversifizierung der Beuteltiere (Metather) in verschiedene Ordnungen und Arten. Beuteltiere haben sich von einem einzigen Vorfahren zu mehreren, vielfältigen Formen entwickelt. Dies geschah auf einem Kontinent, der vollständig vom Einfluss vieler anderer Arten abgeschnitten war.,

Im obigen Bild sind sieben Ordnungen von Beuteltieren mit grauen und schwarzen Linien dargestellt, die südamerikanische bzw. australische Lebensräume anzeigen. Dennoch hat sich jede Bestellung von ihrer Superorder (Euaustralidelphia) bis zur Anpassung diversifiziert. Jede Ordnung kann dank einer spezifischen Anpassung an einen anderen Lebensraum besser überleben.

Diese unabhängige Evolution als Reaktion auf bestimmte Aspekte der Umwelt wird auch von Plazentasäugetieren weltweit nachgeahmt., Viele Beuteltiere haben sich auf sehr ähnliche Weise wie Plazentasäugetiere entwickelt, die in ähnlichen Umgebungen leben, obwohl sie seit der Auflösung des als Gondwana bekannten Superkontinents von diesen anderen Populationen abgeschnitten sind. Dieser Prozess ist noch nicht beendet. Heute kriecht Australien mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 Zentimetern pro Jahr nach Norden.,

Diese Trennung von Arten, jedoch mit Ähnlichkeiten in Anpassungen und Umgebungen, die Biodiversität ist in der Regel das Ergebnis adaptiver Strahlung.

Darwins Finken

Das am häufigsten zitierte Beispiel adaptiver Strahlung sind Darwins Finken, die während Darwins Reise zum Galápagos-Archipel entdeckt wurden., Speziation ist die Entwicklung einer von mehreren neuen Arten im Evolutionsprozess, bei der die ursprüngliche Art mutierte Formen hervorbringt, die aufgrund dieser Mutationen in anderen Umgebungen erfolgreich überleben. Im Falle von Darwins Finken traten Anpassungen relativ schnell auf. Die Schnabelmorphologie wird auf verschiedene Inseln mit unterschiedlicher Flora und Fauna übertragen und kann entweder das Überleben oder den Tod eines Vogels gewährleisten. Zum Beispiel haben sich Warblerfinken und Bodenfinken von einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt. Warbler Finken haben lange, dünne Schnäbel perfekt zum Fressen von Insekten., Gemahlene Finken haben dicke, stumpfe Schnäbel, die sich ideal zum Brechen über die Schalen von Nüssen und Samen eignen.

Die fünfzehn Finkenarten des Galápagos-Archipels bilden eine monophyletische Gruppe oder eine Gruppe von Organismen, die alle von einer Ahnenart abstammen. Der gemeinsame Vorfahr ist aufgrund mangelnder DNA nicht bekannt, aber Fossilien von zwei Arten von Bodenfinken, Geospiza nebulosi und Geospiza magnirostris, haben die dicken, stumpfen Schnäbel ihrer Nachkommen. Dies würde darauf hindeuten, dass Warblerfinken das Ergebnis der Speziation durch den Prozess der adaptiven Strahlung sind., Bei der Landung auf einer Insel mit wenigen Nüssen und Samen, aber vielen Insekten überlebten diese Exemplare mit längeren, dünneren Schnäbeln (Mutationen) eher und vermehrten sich. Die natürliche Selektion erhöhte die Überlebensraten von Langschnabelvögeln auf dieser Insel, auf der sie sich vermehrten, was schließlich zu einem Phänotyp führte, der dieser neuen Art gemeinsam war.

Hautfarbe

Die menschliche Hautfarbe ist ein weiteres Beispiel für adaptive Strahlung., Die Farbe der Haut wird durch das Vorhandensein von Melanin reguliert, einem natürlichen Pigment, das in höheren Mengen ultraviolettes Licht absorbieren und die Dermis schützen kann. Menschen mit hellem Teint produzieren hauptsächlich Pheomelanin, das einen rötlich-gelben Farbton hat, während Menschen mit dunkler Haut hauptsächlich Eumelanin produzieren, das dunkelbraun ist.

Unter den Sonnenstrahlen wird die Vitamin-D-Synthese stimuliert, während Folsäure abgebaut wird. Folsäure ist für die frühe fetale Entwicklung notwendig und wird teilweise durch UV-Exposition reguliert., Zu wenig oder zu viel Sonne kann den Folsäurespiegel dysregulieren. Während die aktuellen Theorien der menschlichen Rasse, die von einem afrikanischen Ort stammen, diskutiert werden, ist die Verwendung dieses Modells zur Erklärung adaptiver Strahlung hilfreich. Tatsächlich kann dieses Modell verwendet werden, um zwei verschiedene Arten von adaptiver Strahlung zu erklären.

Die erste betrifft sehr frühe Vorfahren des Menschen (die Hominiden), die weitgehend mit Haaren bedeckt waren, um sie in weitgehend bewaldeten Gebieten warm zu halten. Hominide Haut, geschützt durch Haare, war fast definitiv nicht so dunkel wie seine frühen Nachkommen., Wir haben nicht die fossilen Beweise, um dies zu beweisen, aber Säugetiere haben normalerweise viel hellere Haut, wenn sie mit dicken Haar-oder Pelzschichten bedeckt sind, im Gegensatz zu Säugetieren mit dünnen Mänteln. Bei der Migration zu offeneren Savannen, wo die Hominiden erfolgreicher, aber direkt unter den Strahlen der äquatorialen Sonne jagen konnten, wurde dieses Haar überflüssig. Um vor den UV-Strahlen der Sonne geschützt zu werden, entwickelten sie dunklere Haut., Diese dunklere Haut reduzierte den Abbau von Folsäure, was höhere Schwangerschafts-und Geburtenraten bedeutete, während die ständige Verfügbarkeit der äquatorialen Sonne dazu führte, dass die Vitamin-D-Produktion ausreichte, um eine gute Gesundheit zu gewährleisten.

Als sich diese Populationen schließlich von der Hitze des Äquators und in kältere Regionen bewegten, behinderten hohe Melaninspiegel eher die Gesundheit und die Fortpflanzungsfähigkeit dieser wandernden Bevölkerung., Die Haut brauchte nicht so viel Melanin, um sie vor der mageren Sonne zu schützen; Diejenigen mit dunklerer Haut blockierten das geringe UV-Licht und synthetisierten weniger Vitamin D, was zu geringeren Gesundheits-und Fitnessniveaus (Rachitis) und dysregulierten Folsäurespiegeln (Fehlgeburten) führte.

Diejenigen, die in die nördlichsten Regionen des Polarkreises auswanderten, wurden etwas heller, aber dunkler als normalerweise erwartet., Dies wurde durch ihre Meeresfrüchte-Diäten erklärt, die in den kälteren Jahreszeiten reichlich Vitamin D enthalten, während eine dunklere Hautfarbe diese Populationen vor der UV-Strahlung der Sonne schützte, die während der Frühlings-und Sommermonate weiter von der schneebedeckten Landschaft reflektiert wurde. Forschung heute sagt uns, dass die weibliche Inuit Bevölkerung eher Folsäuremangel als hellhäutige Frauen in kälteren erleben, gemäßigten Regionen, wenn sie Folat angereicherte Lebensmittel essen. Dies ist vielleicht der Grund, warum die Farbe ihrer Haut nicht dunkler ist.,

Phylogenetik-Beispiele adaptiver Strahlung entdecken

Die phylogenetische Erforschung sichtbarer genetischer Merkmale und später DNA-Sequenzen ist alles andere als neu. Aristoteles entwickelte seine Scala Naturae oder Leiter des Lebens im dritten Jahrhundert vor Christus und teilte Tiere in zwei sehr grundlegende (und sehr falsche) Hauptgruppen auf – die mit rotem Blut und die ohne. Diese Idee erweiterte sich im Laufe der Jahrhunderte aufgrund der vielen charakteristischen Merkmale nicht verwandter Arten, die in ähnlichen Umgebungen leben.,

Die Phylogenetik ist die Untersuchung der evolutionären Schritte, die eine Spezies während des Prozesses der Speziation unternommen hat. Diese Schritte führen zur Erstellung eines phylogenetischen Baums, dessen extrem vereinfachte Version unten abgebildet ist. Diese Bäume können verwurzelt oder nicht verwurzelt sein, was bedeutet, dass sie von einem einzigen bekannten ursprünglichen Vorfahren oder von einem unbekannten Vorfahren oder einer Gruppe von Vorfahren stammen. Phylogenetische Bäume zeigen die Evolutionsgeschichte einer oder mehrerer Arten in Bezug auf ihre Vorfahren.,

Ökologische Chance – Das Beste aus jedem verfügbaren Lebensraum machen

Was noch nicht erwähnt wurde, ist, dass der Begriff „adaptiv“ im Zusammenhang mit adaptiver Strahlung auf eine gesündere und erfolgreichere Fortpflanzungsart hinweisen muss., Während es oft verstanden wird, dass jede Evolution Tausende, wenn nicht Zehntausende von Jahren erfordert, um zu einem Phänotyp zu führen, der einer Gruppe von Organismen, aber nicht den ursprünglichen Vorfahren gemeinsam ist, und aufgrund von Veränderungen in der Umwelt, Dies kann tatsächlich eine ziemlich schnelle Verschiebung sein.

Um den Prozess der adaptiven Strahlung zu durchlaufen, muss eine Population fast immer ökologischen Möglichkeiten ausgesetzt sein. Diese ökologische Chance muss vorhanden sein, damit Speziation auftreten kann., Die wichtigste ökologische Chance für Säugetiere war das Massensterben des Dinosauriers, bei dem sowohl warm – als auch kaltblütige Arten in frische Ökosysteme gelangen konnten, die zuvor zu unsicher oder stark besiedelt waren.

Der Übergang von dieser ökologischen Möglichkeit zur adaptiven Strahlung einer Population erfordert eine vollständige Reihe von Merkmalen, die es einer Art ermöglichen, die neue Umgebung zu nutzen, z. B. pflanzenfressende Säugetiere, die in ein neues, pflanzliches Ökosystem abwandern. Dieser Satz von Merkmalen wird als Schlüsselinnovation bezeichnet., Der nächste Schritt ist die ökologische Freisetzung – die Verbreitung einer Bevölkerung in einer neuen Umgebung ohne einschränkende Faktoren wie Wettbewerb oder Überbevölkerung.

Adaptive Strahlung in städtischen Umgebungen-Eine kürzliche, aber rasante Entwicklung

Städtische Umgebungen, in denen sich Ökosysteme stark von ländlichen Umgebungen unterscheiden, bringen bereits häufige genetische Mutationen in verschiedenen Pflanzen und Tieren hervor. Serotonin-Transporter-Gen (SERT) – Mutationen bei städtischen Vögeln reduzieren Angstzustände., Dies an sich ist in der Anatomie des Vogels nicht beobachtbar, dennoch ist diese Mutation mit gesundheits – und überlebensbezogenen Merkmalen wie physiologischer Vorbereitung auf Eiablage und Bruterfolg mit anschließender Vermehrung verbunden und entspricht daher den Gesetzen der adaptiven Strahlung.

Abiotische Barrieren, wie hoher Schwermetallgehalt im Boden oder Wasser, können bei einigen Pflanzenarten Mutationen verursachen, die die Flavonoidsynthese erhöhen, da ein höherer Flavonoidgehalt die Schwermetalltoleranz erhöht., Die Samenverteilung in städtischen Pflanzen kann sich auch von der derselben Pflanzen in anderen, weniger besiedelten, verschmutzten oder geschützten Ökosystemen unterscheiden. Bisher wurde angenommen, dass biotische Variablen mehr für adaptive Strahlung verantwortlich sind als abiotische, aber beide können zusammenarbeiten. Tatsächlich sagt uns die Forschung, dass die Theorie der adaptiven Strahlung in Bezug auf unser derzeitiges wissenschaftliches Wissen übermäßig vereinfacht wurde.