EVOLUȚIE CONVERGENTĂ: DIN CE CONSTĂ ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Evoluția convergentă este apariția asemănărilor fenotipice în două sau mai multe linii independent. În general, acest tipar este observat atunci când grupurile implicate sunt supuse unor medii similare, microambiente sau moduri de viață care se traduc în presiuni selective echivalente.

Astfel, trăsăturile fiziologice sau morfologice în cauză cresc capacitatea biologică (fitness) și capacitatea competitivă în astfel de condiții. Când convergența are loc într-un anumit mediu, se poate intui că această trăsătură este de tipul adaptiv. Cu toate acestea, sunt necesare studii suplimentare pentru a verifica funcționalitatea trăsăturii, folosind dovezi care să sprijine că într-adevăr crește capacitatea populației.

Exemple de caracteristici împărtășite atât de delfini, cât și de ițiosauri. Deși cele două sunt foarte similare, filogenetic vorbind, acestea sunt foarte îndepărtate, iar caracteristicile menționate acolo au fost dobândite independent.
Sursa: Vedere sceptică, de la Wikimedia Commons

Printre cele mai notabile exemple de evoluție convergentă putem menționa zborul în vertebre, ochiul în vertebrate și nevertebrate, fusul se formează la pești și mamifere acvatice, printre altele.

Ce este evoluția convergentă?

Să ne imaginăm că întâlnim două persoane care sunt fizic la fel. Amândoi au aceeași înălțime, culoarea ochilor și culoarea părului. Caracteristicile lor sunt, de asemenea, similare. Probabil vom presupune că cele două persoane sunt frați, veri sau poate rude îndepărtate.

În ciuda acestui fapt, nu ar fi o surpriză să aflăm că nu există o relație de familie strânsă între oamenii din exemplul nostru. Același lucru este valabil, pe scară largă, în evoluție: uneori, formele similare nu împărtășesc un strămoș comun mai recent.

Adică de-a lungul evoluției, trăsăturile care sunt similare în două sau mai multe grupuri pot fi dobândite independent.

Definiții generale

Biologii folosesc două definiții generale pentru convergență sau convergență evolutivă. Ambele definiții impun ca două sau mai multe linii să evolueze caractere similare între ele. Definiția încorporează de obicei termenul „independență evolutivă”, deși este implicită.

Cu toate acestea, definițiile diferă în procesul sau mecanismul evolutiv specific necesar obținerii modelului.

Unele definiții ale convergenței care lipsesc de mecanism sunt următoarele: „evoluție independentă a caracteristicilor similare dintr-o trăsătură ancestrală” sau „evoluția caracteristicilor similare în linii evolutive independente”.

Mecanisme sugerate

În schimb, alți autori preferă să integreze un mecanism în conceptul de coevoluție, pentru a explica modelul.

De exemplu, „evoluția independentă a trăsăturilor similare în organisme aflate la distanță datorită apariției adaptărilor la medii sau forme de viață similare”.

Ambele definiții sunt utilizate pe scară largă în articole științifice și în literatură. Ideea crucială din spatele convergenței evolutive este de a înțelege că strămoșul comun al descendenților implicați avea o stare inițială diferită.

Implicații evolutive

În urma definiției convergenței care include un mecanism (menționat în secțiunea anterioară), aceasta explică similaritatea fenotipurilor datorită similitudinii presiunilor selective cu care se confruntă taxonii.

În lumina evoluției, acest lucru este interpretat în termeni de adaptări. Adică, trăsăturile care se obțin datorită convergenței sunt adaptări pentru mediul menționat, deoarece ar crește, într-un fel, capacitatea acestora.

Cu toate acestea, există cazuri în care apare convergența evolutivă și trăsătura nu este adaptativă. Adică, liniile implicate nu se află sub aceleași presiuni selective.

Convergență evolutivă versus paralelism

În literatura de specialitate este de obicei să se găsească o distincție între convergență și paralelism. Unii autori folosesc distanța evolutivă dintre grupuri pentru a fi comparate pentru a separa cele două concepte.

Evoluția repetată a unei trăsături în două sau mai multe grupuri de organisme este considerată un paralelism dacă fenotipurile similare evoluează în linii conexe, în timp ce convergența implică evoluția trăsăturilor similare în linii separate sau relativ îndepărtate.

O altă definiție a convergenței și a paralelismului urmărește separarea lor în ceea ce privește căile de dezvoltare implicate în structură. În acest context, evoluția convergentă produce caracteristici similare prin diferite rute de dezvoltare, în timp ce evoluția paralelă o face prin rute similare.

Cu toate acestea, distincția dintre evoluția paralelă și cea convergentă poate fi controversată și devine și mai complicată atunci când mergem la identificarea bazei moleculare a trăsăturii în cauză. În ciuda acestor dificultăți, implicațiile evolutive legate de ambele concepte sunt substanțiale.

Convergență versus divergență

Deși selecția favorizează fenotipurile similare în medii similare, nu este un fenomen care poate fi aplicat în toate cazurile.

Asemănările, din punct de vedere al formei și morfologiei, pot determina organismele să concureze între ele. În consecință, selecția favorizează divergența între speciile care coexistă local, creând o tensiune între gradele de convergență și divergență preconizate pentru un anumit habitat.

Persoanele care sunt apropiate și au o suprapunere de nișă semnificativă sunt cei mai puternici concurenți - pe baza asemănării lor fenotipice, ceea ce îi determină să exploateze resursele într-un mod similar.

În aceste cazuri, selecția divergentă poate duce la un fenomen cunoscut sub numele de radiații adaptive, în care o linie dă naștere unor specii diferite cu o mare diversitate de roluri ecologice într-un timp scurt. Condițiile care promovează radiațiile adaptive includ eterogenitatea mediului, absența prădătorilor, printre altele.

Radiațiile adaptive și evoluția convergentă sunt considerate două părți ale aceleiași „monede evolutive”.

La ce nivel are loc convergența?

Înțelegând diferența dintre convergența evolutivă și paralelele, apare o întrebare foarte interesantă: Când selecția naturală favorizează evoluția trăsăturilor similare, apare sub aceleași gene sau poate implica gene și mutații diferite care au ca rezultat fenotipuri similare?

Pe baza dovezilor generate până acum, răspunsul la ambele întrebări pare a fi da. Există studii care susțin ambele argumente.

Deși până în prezent nu există un răspuns concret cu privire la motivul pentru care unele gene sunt „reutilizate” în evoluția evolutivă, există dovezi empirice care încearcă să elucideze problema.

Modificări care implică aceleași gene

De exemplu, s-a dovedit că evoluția repetată a timpilor de înflorire la plante, rezistența la insecticide la insecte și pigmentarea la vertebrate și nevertebrate au avut loc prin modificări care implică aceleași gene.

Cu toate acestea, pentru anumite trăsături, doar un număr mic de gene poate modifica trăsătura. Luați cazul vizualizării: modificările viziunii culorii trebuie să apară neapărat în modificările legate de genele de opsină.

În schimb, în ​​alte caracteristici, genele care le controlează sunt mai numeroase. Aproximativ 80 de gene sunt implicate în perioadele de înflorire ale plantelor, dar schimbările au fost evidențiate de-a lungul evoluției în doar câteva.

Exemple

În 1997, Moore și Willmer s-au întrebat cât de comun este fenomenul de convergență.

Pentru acești autori, această întrebare rămâne fără răspuns. Ei susțin că, pe baza exemplelor descrise până acum, există niveluri relativ ridicate de convergență. Cu toate acestea, aceștia susțin că există încă o subestimare semnificativă a convergenței evolutive la ființele organice.

În cărțile de evoluție găsim o duzină de exemple clasice de convergență. Dacă cititorul dorește să-și extindă cunoștințele pe această temă, poate consulta cartea lui McGhee (2011), unde va găsi numeroase exemple în diferite grupuri din arborele vieții.

Zbor în vertebre

La ființele organice, unul dintre cele mai uimitoare exemple de convergență evolutivă este apariția zborului în trei linii vertebrate: păsări, lilieci și pterodactilii acum dispăruți.

De fapt, convergența dintre grupurile de vertebrate zburătoare de azi depășește modificarea primelor membre în structuri care permit zborul.

O serie de adaptări fiziologice și anatomice sunt împărțite între ambele grupuri, cum ar fi caracteristica de a avea intestine mai scurte care, se presupune, reduc masa individului în timpul zborului, făcându-l mai puțin costisitor și mai afectiv.

Și mai surprinzător, diferiți cercetători au descoperit convergențe evolutive în cadrul grupurilor de lilieci și păsări la nivelul familiei.

De exemplu, liliecii din familia Molossidae sunt similari cu membrii familiei Hirundinidae (înghițiri și aliați) la păsări. Ambele grupuri se caracterizează prin zbor rapid, la altitudini mari, care prezintă aripi similare.

În mod similar, membrii familiei Nycteridae converg în diferite privințe cu păsările paserine (Passeriformes). Ambele zboară cu viteze mici și au capacitatea de a manevra prin vegetație.

Aye-aye și rozătoare

Un exemplu remarcabil de convergență evolutivă se găsește atunci când se analizează două grupuri de mamifere: aye-ieri și veverițele.

Astăzi, aye-aye (Daubentonia madagascariensis) este clasificată ca o primemă lemuriformă endemică a Madagascarului. Dieta lor neobișnuită este constituită practic din insecte.

Astfel, aye-aye are adaptări care au fost legate de obiceiurile sale trofice, cum ar fi auzul acut, prelungirea degetului mijlociu și a dinților cu incisivii în creștere.

În ceea ce privește proteza, seamănă cu cea a unei rozătoare în mai multe moduri. Nu numai în apariția incisivilor, aceștia împărtășesc și o formulă dentară extraordinar de similară.

Aspectul dintre cei doi taxoni este atât de izbitor încât primii taxonomiști au clasificat aye-aye, împreună cu ceilalți veverițe, în genul Sciurus.

Referințe

1. Doolittle, RF (1994). Evoluție convergentă: necesitatea de a fi explicit. Tendințe în științele biochimice, 19 (1), 15-18.
2. Greenberg, G., & Haraway, MM (1998). Psihologie comparativă: un manual. Routledge.
3. Kliman, RM (2016). Enciclopedia biologiei evolutive. Presă academică.
4. Losos, JB (2013). Ghidul Princeton către evoluție. Presa universitară Princeton.
5. McGhee, GR (2011). Evoluție convergentă: forme limitate, cele mai frumoase. Presa MIT.
6. Morris, P., Cobb, S., & Cox, PG (2018). Evoluție convergentă în Euarchontoglires. Scrisori de biologie, 14 (8), 20180366.
7. Rice, SA (2009). Enciclopedia evoluției. Editura Infobase.
8. Starr, C., Evers, C., & Starr, L. (2010). Biologie: concepte și aplicații fără fiziologie. Cengage Learning.
9. Stayton CT (2015). Ce înseamnă evoluție convergentă? Interpretarea convergenței și implicațiile acesteia în căutarea limitelor la evoluție. Focus focus pe interfață, 5 (6), 20150039.
10. Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011). Homoplazia: de la detectarea modelului la procesul de determinare și mecanism al evoluției. știință, 331 (6020), 1032-1035.