COEVOLUȚIE: TEORIE, TIPURI ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Coevoluția este o schimbare evolutiva reciprocă care implică două sau mai multe specii. Fenomenul rezultă din interacțiunea dintre ei. Diferitele interacțiuni care apar între organisme - concurență, exploatare și mutualism - duc la consecințe importante în evoluția și diversificarea liniei în cauză.

Câteva exemple de sisteme evolutive sunt relația dintre paraziți și gazdele lor, plantele și ierbivorele care se hrănesc cu acestea sau interacțiunile antagonice care apar între prădători și prada lor.

Sursa: Brocken Inaglory

Co-evoluția este considerată a fi unul dintre fenomenele responsabile de marea diversitate pe care o admirăm astăzi, produsă de interacțiunile dintre specii.

În practică, dovedirea faptului că o interacțiune este un eveniment de coevoluție nu este o sarcină ușoară. Deși interacțiunea dintre două specii este aparent perfectă, nu este o dovadă fiabilă a procesului coevoluționar.

O abordare este de a utiliza studii filogenetice pentru a testa dacă există un model similar de diversificare. În multe cazuri, când filogeniile a două specii sunt congruente, se presupune că există o coevoluție între ambele linii.

Tipuri de interacțiune

Înainte de a aborda problemele legate de coevoluție, este necesar să menționăm tipurile de interacțiuni care apar între specii, deoarece acestea au consecințe evolutive foarte importante.

Competiție

Speciile pot concura, iar această interacțiune duce la efecte negative asupra creșterii sau reproducerii indivizilor implicați. Concurența poate fi intraspecifică, dacă apare între membrii aceleiași specii, sau interspecifica, când indivizii aparțin unor specii diferite.

În ecologie, se folosește „principiul excluderii competitive”. Acest concept propune că speciile care concurează pentru aceleași resurse nu pot concura în mod stabil dacă restul factorilor ecologici rămân constanți. Cu alte cuvinte, două specii nu ocupă aceeași nișă.

În acest tip de interacțiune, o specie sfârșește întotdeauna excluzând cealaltă. Sau sunt împărțite într-o anumită dimensiune a nișei. De exemplu, dacă două specii de păsări se hrănesc cu același lucru și au aceleași zone de odihnă, pentru a continua să coexiste, acestea pot avea vârfurile lor de activitate în momente diferite ale zilei.

Exploatare

Un al doilea tip de interacțiune între specii este exploatarea. Aici o specie X stimulează dezvoltarea unei specii Y, dar acest Y inhibă dezvoltarea X. Exemple tipice includ interacțiunile dintre prădători și pradă, paraziți cu gazde și plante cu ierbivore.

În cazul ierbivorelor, există o evoluție constantă a mecanismelor de detoxifiere în fața metaboliților secundari pe care planta îi produce. În mod similar, planta evoluează în toxine mai eficient pentru a le alunga.

Același lucru este valabil și în interacțiunea pradă-pradă, unde prada își îmbunătățește constant capacitatea de evadare, iar prădătorii își măresc abilitățile de atac.

mutualism

Ultimul tip de relație implică un beneficiu sau o relație pozitivă pentru ambele specii care participă la interacțiune. Se vorbește apoi despre o „exploatare reciprocă” între specii.

De exemplu, mutualismul dintre insecte și polenizatorii lor se traduce în beneficii pentru ambele: insectele (sau orice alt polenizator) beneficiază de nutrienți ai plantelor, în timp ce plantele obțin o dispersie a gameților lor. Relațiile simbiotice sunt un alt exemplu binecunoscut de mutualism.

Definiția coevolution

Co-evoluția are loc atunci când două sau mai multe specii influențează evoluția celeilalte. Strict vorbind, coevoluția se referă la influența reciprocă între specii. Este necesar să-l distingem de un alt eveniment numit evoluție secvențială, deoarece există de obicei confuzie între cele două fenomene.

Evoluția secvențială are loc atunci când o specie are un efect asupra evoluției celeilalte, dar același lucru nu se întâmplă invers - nu există reciprocitate.

Termenul a fost folosit pentru prima dată în 1964 de cercetătorii Ehrlich și Raven.

Lucrările lui Ehrlich și Raven asupra interacțiunii dintre lepidoptere și plante au inspirat investigații succesive ale „coevoluției”. Cu toate acestea, termenul s-a distorsionat și și-a pierdut sensul în timp.

Cu toate acestea, prima persoană care a efectuat un studiu legat de coevoluția dintre două specii a fost Charles Darwin, când în The Origin of Species (1859) a menționat relația dintre flori și albine, deși nu a folosit cuvântul " coevoluție ”pentru a descrie fenomenul.

Definiția Janzen

Astfel, în anii 60 și 70, nu a existat o definiție specifică, până când Janzen în 1980 a publicat o notă care a reușit să corecteze situația.

Acest cercetător a definit termenul de coevoluție ca: "o caracteristică a indivizilor unei populații care se schimbă ca răspuns la o altă caracteristică a indivizilor unei a doua populații, urmată de un răspuns evolutiv în a doua populație la schimbarea produsă în prima".

Deși această definiție este foarte precisă și a fost menită să clarifice posibilele ambiguități ale fenomenului coevoluționar, nu este practică pentru biologi, deoarece este dificil de dovedit.

În același mod, coadaptarea simplă nu implică un proces de coevoluție. Cu alte cuvinte, observarea unei interacțiuni între ambele specii nu este o dovadă robustă care să ne asigure că ne confruntăm cu un eveniment de coevoluție.

Condiții pentru apariția coevoluției

Există două cerințe pentru ca fenomenul de coevoluție să aibă loc. Unul este specific, deoarece evoluția fiecărei caracteristici sau trăsături la o specie se datorează presiunilor selective impuse de caracteristicile celorlalte specii implicate în sistem.

A doua condiție este reciprocitatea - personajele trebuie să evolueze împreună (pentru a evita confuzia cu evoluția secvențială).

Teorii și ipoteze

Există câteva teorii legate de fenomenele de coevoluție. Printre ele se numără ipotezele mozaicului geografic și cel al reginei roșii.

Ipoteza mozaicului geografic

Această ipoteză a fost propusă în 1994 de Thompson și ia în considerare fenomenele dinamice de coevoluție care pot apărea în diferite populații. Cu alte cuvinte, fiecare zonă geografică sau regiune prezintă adaptările sale locale.

Procesul migrator al indivizilor joacă un rol fundamental, deoarece intrarea și ieșirea variantelor tind să omogenizeze fenotipurile locale ale populațiilor.

Aceste două fenomene - adaptări locale și migrații - sunt forțele responsabile de mozaicul geografic. Rezultatul evenimentului este posibilitatea de a găsi populații diferite în stări coevoluționare diferite, deoarece fiecare își urmează traiectoria în timp.

Datorită existenței mozaicului geografic, poate fi explicată tendința studiilor de coevoluție efectuate în regiuni diferite, dar cu aceeași specie să fie inconsistente între ele sau, în unele cazuri, contradictorii.

Ipoteza Reginei Roșii

Ipoteza Reginei Roșii a fost propusă de Leigh Van Valen în 1973. Cercetătorul a fost inspirat de cartea lui Lewis Carrol Alice prin geamul care privește. Într-un pasaj din poveste, autorul povestește cum personajele aleargă cât mai repede și pot rămâne în același loc.

Van Valen și-a dezvoltat teoria bazată pe probabilitatea constantă de extincție cu care se confruntă linia organismelor. Adică nu sunt capabili să se „îmbunătățească” în timp și probabilitatea de dispariție este întotdeauna aceeași.

De exemplu, prădătorii și prada experimentează o cursă armamentară constantă. Dacă prădătorul își îmbunătățește capacitatea de a ataca în vreun fel, prada ar trebui să se îmbunătățească într-o măsură similară - dacă acest lucru nu se întâmplă, acestea pot dispărea.

La fel se întâmplă și în relația paraziților cu gazdele lor sau în ierbivore și plante. Această îmbunătățire constantă a ambelor specii implicate este cunoscută sub numele de ipoteza Reginei Roșii.

Tipuri

Coevoluție specifică

Termenul „coevoluție” include trei tipuri de bază. Cea mai simplă formă se numește „coevoluție specifică”, unde două specii evoluează ca răspuns la cealaltă și invers. De exemplu, o singură pradă și un singur prădător.

Acest tip de interacțiune dă naștere unei curse armamentare evolutive, care are ca rezultat divergența în anumite trăsături sau poate produce și convergență la speciile mutualiste.

Acest model specific, în care sunt implicate puține specii, este cel mai potrivit pentru a demonstra existența evoluției. Dacă presiunile selective au fost suficient de puternice, ar trebui să ne așteptăm la apariția adaptărilor și a contra-adaptărilor la specii.

Coevoluția difuză

Al doilea tip se numește „coevoluție difuză” și apare atunci când există mai multe specii implicate în interacțiune, iar efectele fiecărei specii nu sunt independente. De exemplu, variația genetică a rezistenței unei gazde împotriva a două specii diferite de paraziți ar putea fi legată.

Acest caz este mult mai frecvent în natură. Cu toate acestea, este mult mai dificil de studiat decât coevoluția specifică, deoarece existența mai multor specii implicate face ca proiectele experimentale să fie foarte dificile.

Evadare și radiații

În cele din urmă, avem cazul „scăpării și radiațiilor”, unde o specie evoluează un tip de apărare împotriva unui inamic, dacă are succes, poate prolifera și linia poate fi diversificată, deoarece presiunea speciei inamice nu este atat de puternic.

De exemplu, atunci când o specie vegetală evoluează un anumit compus chimic care se dovedește a fi foarte reușit, acesta se poate elibera de consumul diferitelor ierbivore. Prin urmare, linia plantei poate fi diversificată.

Exemple

Procesele co-evolutive sunt considerate sursa biodiversității planetei Pământ. Acest fenomen foarte particular a fost prezent în cele mai importante evenimente din evoluția organismelor.

Vom descrie acum exemple foarte generale de evenimente de coevoluție între diferite linii și apoi vom vorbi despre cazuri mai specifice la nivel de specie.

Originea organelelor în eucariote

Unul dintre cele mai importante evenimente în evoluția vieții a fost inovarea celulei eucariote. Acestea se caracterizează prin faptul că au un nucleu adevărat delimitat de o membrană plasmatică și prezintă compartimente sau organele subcelulare.

Există dovezi foarte solide care susțin originea acestor celule prin coevoluția cu organisme simbiotice care au dat loc mitocondriilor curente. Această idee este cunoscută sub numele de teorie endosimbiotică.

Același lucru este valabil și pentru originea plantelor. Conform teoriei endosimbiotice, cloroplastele au luat naștere datorită unui eveniment de simbioză între o bacterie și un alt organism mai mare care a sfârșit înglobându-l pe cel mai mic.

Ambele organele - mitocondriile și cloroplastele - au anumite caracteristici care amintesc de bacterii, cum ar fi tipul materialului genetic, ADN-ul circular și dimensiunea acestora.

Originea sistemului digestiv

Sistemul digestiv al multor animale este un întreg ecosistem locuit de flora microbiană extrem de diversă.

În multe cazuri, aceste microorganisme joacă un rol crucial în digestia alimentelor, ajutând la digestia nutrienților și, în unele cazuri, pot sintetiza nutrienții pentru gazdă.

Relații coevoluționare între pasărea și vrăjitoarea

La păsări există un fenomen foarte particular, legat de depunerea ouălor în cuiburile altor persoane. Acest sistem de coevoluție este alcătuit din crialo (Clamator glandarius) și din specia sa gazdă, vânătoarea (Pica pica).

Depunerea oului nu se face la întâmplare. În schimb, vițeii aleg perechile de magați care investesc cel mai mult în îngrijirea părinților. Astfel, noul individ va primi o îngrijire mai bună din partea părinților săi adoptivi.

Cum o faci? Utilizarea semnalelor legate de selecția sexuală a gazdei, cum ar fi un cuib mai mare.

Ca răspuns la acest comportament, cățelele și-au micșorat dimensiunea cuibului cu aproape 33% în zonele în care există puii. În mod similar, au și o apărare activă a îngrijirii cuibului.

Puietul este de asemenea capabil să distrugă ouăle de vrăjitoare, pentru a favoriza creșterea puiilor săi. Ca răspuns, cățelele au crescut numărul de ouă pe cuib pentru a-și crește eficacitatea.

Cea mai importantă adaptare este aceea de a putea recunoaște oul parazit pentru a-l expulza din cuib. Deși păsările parazite și-au dezvoltat ouă foarte asemănătoare cu cele ale căței.

Referințe

1. Darwin, C. (1859). Despre originile speciilor prin selecție naturală. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Analiza evolutivă. Sala Prentice.
3. Futuyma, DJ (2005). Evoluţie. Sinauer.
4. Janzen, DH (1980). Când este coevoluția. Evoluție, 34 (3), 611-612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., & Kilner, RM (2003). Escalarea unei rase de armă coevoluționară prin respingerea gazdelor a parazitelor tinere. Nature, 422 (6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evoluție: baza Biologiei. Proiectul Sud.