promieniowanie Adaptacyjne

przykłady promieniowania adaptacyjnego

przykłady promieniowania adaptacyjnego są wokół nas, w każdym żywym organizmie., Żaden organizm nie jest dziś dokładnie taki sam jak jego pierwotny przodek. Niektóre gatunki znacznie się zmieniły, np. zróżnicowanie z jednego gatunku na słonia i hyrax. Wystarczy spojrzeć na poniższy obrazek, aby zrozumieć, w jaki sposób wybór innego siedliska lub nawet podobnego siedliska, ale inny wybór diety może spowodować ogromne zmiany anatomiczne i fizjologiczne podczas procesu promieniowania adaptacyjnego.,

torbacze

jednym z najczęstszych przykładów teorii promieniowania adaptacyjnego jest dyspersja i dywersyfikacja torbaczy (metatherianów) na różne klasy i gatunki. Torbacze rozwinęły się z jednego przodka do wielu, różnorodnych form. Stało się to na kontynencie całkowicie odciętym od wpływów wielu innych gatunków.,

na powyższym obrazku siedem rzędów torbaczy jest pokazanych z szarymi i czarnymi liniami wskazującymi siedliska Ameryki Południowej i Australii. Jednak każdy z porządków zróżnicował się od swojego superzamienia (Euaustralidelphia) poprzez adaptację. Każde zamówienie może lepiej przetrwać dzięki specyficznej adaptacji do innego siedliska.

Ta niezależna ewolucja w odpowiedzi na poszczególne aspekty środowiska jest również naśladowana na całym świecie przez ssaki łożyskowe., Wiele torbaczy rozwinęło się w bardzo podobny sposób do ssaków łożyskowych żyjących w podobnych środowiskach, mimo że zostały odcięte od innych populacji od rozpadu superkontynentu zwanego Gondwaną. Proces ten jeszcze się nie zakończył. Dziś Australia czołga się na północ w tempie około 3 centymetrów rocznie.,

wczesne superkontynenty – Gondwana i Laurasia

Ten podział gatunków, jednak z podobieństwami zarówno w adaptacjach, jak i środowiskach, mówi nam, że bioróżnorodność jest zwykle wynikiem promieniowania adaptacyjnego.

płetwy Darwina

najczęściej cytowanym przykładem promieniowania adaptacyjnego są płetwy Darwina odkryte podczas podróży Darwina do archipelagu Galapagos., Specjacja to rozwój jednego z wielu nowych gatunków w procesie ewolucyjnym, gdzie pierwotny gatunek wytwarza zmutowane formy, które z powodzeniem przetrwać w innych środowiskach z powodu tych mutacji. W przypadku płetw Darwina adaptacje następowały stosunkowo szybko. Przerzucony na różne wyspy o różnej florze i faunie, morfologia dzioba może zapewnić przetrwanie lub śmierć ptaka. Na przykład płetwonogie i płetwy ziemne wyewoluowały ze wspólnego przodka. Płetwy Warbler mają długie, cienkie dzioby idealne do jedzenia owadów., Mielone płetwy mają grube, tępe dzioby idealne do rozbijania łusek orzechów i nasion.

piętnaście gatunków płetw znalezionych w archipelagu Galápagos tworzy grupę monofiletyczną, czyli grupę organizmów wywodzących się od jednego gatunku przodków. Wspólny przodek nie jest znany ze względu na brak DNA, ale skamieniałości dwóch gatunków zięb naziemnych, Geospiza nebulosi i Geospiza magnirostris mają grube, tępe dzioby swoich potomków. To wskazywałoby, że płetwy warblerowe są wynikiem specjacji w procesie promieniowania adaptacyjnego., Po wylądowaniu na wyspie z kilkoma orzechami i nasionami, ale wieloma owadami, te okazy o dłuższych, cieńszych dziobach (mutacje) były bardziej narażone na przeżycie i rozmnażanie. Dobór naturalny zwiększył przeżywalność ptaków długodziobych na tej wyspie, gdzie krzyżowały się, ostatecznie prowadząc do fenotypu wspólnego dla tego nowego gatunku.

kolor skóry

kolor skóry człowieka jest Innym przykładem promieniowania adaptacyjnego., Kolor skóry jest regulowany przez obecność melaniny, naturalnego pigmentu, który w większych ilościach może absorbować światło ultrafioletowe i chronić skórę właściwą. Osoby o jasnej karnacji wytwarzają głównie feomelaninę, która ma czerwonawo-żółty odcień, podczas gdy osoby o ciemnej skórze wytwarzają głównie eumelaninę, która jest ciemnobrązowa.

pod wpływem promieni słonecznych stymulowana jest synteza witaminy D, podczas gdy kwas foliowy ulega degradacji. Kwas foliowy jest niezbędny do wczesnego rozwoju płodu i jest częściowo regulowany przez promieniowanie UV., Zbyt mało lub zbyt dużo słońca może zaburzać poziom kwasu foliowego. Podczas gdy obecne teorie rasy ludzkiej pochodzącej z afrykańskiego miejsca są dyskutowane, użycie tego modelu do wyjaśnienia promieniowania adaptacyjnego jest pomocne. W rzeczywistości model ten można wykorzystać do wyjaśnienia dwóch różnych rodzajów promieniowania adaptacyjnego.

pierwsza dotyczy bardzo wczesnych przodków człowieka (hominidów), którzy byli w dużej mierze pokryci włosami, aby utrzymać ich ciepło na obszarach w dużej mierze zalesionych. Skóra hominidów, chroniona włosami, prawie na pewno nie była tak ciemna jak jego wcześniejsi potomkowie., Nie mamy dowodów kopalnych, aby to udowodnić, ale Ssaki zwykle mają znacznie lżejszą skórę, gdy są pokryte grubymi warstwami włosów lub futra, w przeciwieństwie do ssaków z cienkimi płaszczami. Po migracji na bardziej otwarte sawanny, gdzie hominidy mogły polować bardziej skutecznie, ale bezpośrednio pod promieniami równikowego słońca, włosy te stały się zbędne. Aby chronić się przed promieniami UV słońca, rozwinęli ciemniejszą skórę., Ciemniejsza skóra zmniejszyła degradację kwasu foliowego, co oznacza wyższe wskaźniki ciąży i porodu, podczas gdy stała dostępność słońca równikowego oznaczała, że produkcja witaminy D była wystarczająca do zapewnienia dobrego zdrowia.

Kiedy populacje te ostatecznie odeszły od ciepła równika i do chłodniejszych regionów, wysoki poziom melaniny stał się bardziej przeszkodą dla zdrowia i zdolności reprodukcyjnych tej migrującej populacji., Skóra nie potrzebowała tyle melaniny, aby chronić ją przed skąpym słońcem; osoby o ciemniejszej skórze blokowałyby to, co było mało światła UV i syntetyzowały mniej witaminy D, co prowadziło do niższego poziomu zdrowia i kondycji (krzywica) i rozregulowanego poziomu kwasu foliowego (poronienia).

ci, którzy migrowali do dalekich północnych regionów koła podbiegunowego, stali się nieco jaśniejsi, ale ciemniejsi, niż zwykle można by się spodziewać zgodnie z tą teorią., Zostało to wyjaśnione przez ich diety z owoców morza, które dostarczają dużo witaminy D w chłodniejszych porach roku, podczas gdy ciemniejszy kolor skóry chronił te populacje przed promieniowaniem UV słońca, które dodatkowo odbijało się od pokrytego śniegiem krajobrazu w miesiącach wiosennych i letnich. Badania dowodzą, że samice Eskimosów częściej doświadczają niedoborów kwasu foliowego niż samice o lżejszej skórze w chłodniejszych, umiarkowanych regionach, chyba że jedzą żywność wzbogaconą kwasami foliowymi. Być może dlatego kolor ich skóry nie jest ciemniejszy.,

Filogenetyka – odkrywanie przykładów promieniowania adaptacyjnego

badania filogenetyczne nad widocznymi cechami genetycznymi, a później sekwencjami DNA są dalekie od nowości. Arystoteles opracował swoją Scala Naturae czyli drabinę życia w trzecim wieku przed Chrystusem, dzieląc zwierzęta na dwie bardzo podstawowe (i bardzo błędne) główne grupy – te z czerwoną krwią i te bez. Idea ta rozwijała się na przestrzeni wieków ze względu na wiele charakterystycznych cech niespokrewnionych gatunków, które żyją w podobnych środowiskach.,

Filogenetyka jest badaniem kroków ewolucyjnych, jakie gatunek podjął w procesie specjacji. Te kroki prowadzą do stworzenia drzewa filogenetycznego, którego bardzo uproszczona wersja jest przedstawiona poniżej. Drzewa te mogą być ukorzenione lub niekorzenione, co oznacza, że pochodzą od jednego znanego pierwotnego przodka lub od nieznanego przodka lub grupy przodków odpowiednio. Drzewa filogenetyczne przedstawiają historię ewolucyjną jednego lub więcej gatunków w stosunku do jego przodków.,

możliwości ekologiczne – wykorzystanie wszystkich dostępnych siedlisk

nie wspomniano jeszcze, że termin „adaptive” w kontekście promieniowania adaptacyjnego musi wskazywać na przejście w kierunku zdrowszego i skuteczniejszego gatunku reprodukcyjnego., Chociaż często rozumie się, że każda ewolucja wymaga tysięcy, jeśli nie dziesiątek tysięcy lat, aby doprowadzić do fenotypu, który jest wspólny dla grupy organizmów, ale nie dla pierwotnych przodków, a ze względu na zmiany w środowisku, może to być dość szybka zmiana.

aby przejść przez proces promieniowania adaptacyjnego, populacja prawie zawsze musi być narażona na ekologiczne możliwości. Ta ekologiczna szansa musi być obecna, aby specjacja mogła wystąpić., Najważniejszą szansą ekologiczną dla ssaków było masowe wymieranie dinozaurów, gdzie zarówno gatunki ciepłokrwiste, jak i zimnokrwiste mogły przenieść się do świeżych ekosystemów, wcześniej zbyt niebezpiecznych lub silnie zaludnionych.

przejście od tej możliwości ekologicznej do adaptacyjnego promieniowania populacji wymaga pełnego zestawu cech, które pozwalają gatunkowi wykorzystać nowe środowisko, takie jak ssaki roślinożerne migrujące do nowego, wypełnionego roślinami ekosystemu. Ten zestaw cech jest określany jako kluczowa innowacja., Kolejnym krokiem jest uwolnienie ekologiczne – rozprzestrzenianie się populacji w nowym środowisku bez ograniczania czynników takich jak konkurencja czy przeludnienie.

promieniowanie adaptacyjne w środowiskach miejskich – niedawny, ale szybki rozwój

środowiska miejskie, w których ekosystemy bardzo różnią się od środowisk wiejskich, powodują już wspólne mutacje genetyczne różnych roślin i zwierząt. Mutacje genu transportera serotoniny (SERT) u ptaków miejskich zmniejszają poziom lęku., To samo w sobie nie jest zauważalne w anatomii ptaka, ale ta mutacja jest związana z cechami związanymi ze zdrowiem i przetrwaniem, takimi jak fizjologiczne przygotowanie do składania jaj i sukcesu wylęgowego, z późniejszym wzrostem reprodukcji, a zatem jest zgodna z prawami promieniowania adaptacyjnego.

bariery abiotyczne, takie jak wysoka zawartość metali ciężkich w glebie lub wodzie, mogą powodować mutacje u niektórych gatunków roślin, które zwiększają syntezę flawonoidów, ponieważ wyższa zawartość flawonoidów zwiększa tolerancję metali ciężkich., Rozsiew nasion w roślinach miejskich może również różnić się od rozsiewania nasion tych samych roślin w innych, mniej zaludnionych, zanieczyszczonych lub chronionych ekosystemach. Wcześniej uważano, że zmienne biotyczne są bardziej odpowiedzialne za promieniowanie adaptacyjne niż abiotyczne, ale obie mogą ze sobą współpracować. W rzeczywistości badania mówią nam, że teoria promieniowania adaptacyjnego stała się zbyt uproszczona w stosunku do obecnego poziomu wiedzy naukowej.