Inhoud
- Wat is evolutie?
- Wat is natuurlijke selectie?
- Definitie van Coevolution
- Basisprincipes van Coevolution
- Soorten coevolutie
- Voorbeelden van Coevolution
De evolutietheorie is het fundament waarop alle moderne biologie is gebouwd.
Het kernidee is dat organismen, of levende wezens, in de loop van de tijd veranderen als gevolg van natuurlijke selectie, die op genen binnen een populatie inwerkt. Individuen evolueren niet; populaties van organismen doen.
Het materiaal waarop evolutie inwerkt, is het desoxyribonucleïnezuur (DNA) dat dient als de erfelijke drager van genetische informatie in alle levende wezens op aarde, van eencellige bacteriën tot multi-ton walvissen en olifanten.
Organismen evolueren in reactie op milieu-uitdagingen die anders het voortbestaan van een soort zouden bedreigen door zijn voortplantingsvermogen te beperken.
Een van die uitdagingen is natuurlijk de aanwezigheid van andere organismen. Niet alleen beïnvloeden op elkaar inwerkende soorten elkaar in realtime op voor de hand liggende manieren (bijvoorbeeld wanneer een roofdier zoals een leeuw een dier doodt en eet waarop hij aast), maar verschillende soorten kunnen ook de evolutie van andere soorten beïnvloeden.
Dit gebeurt via verschillende interessante mechanismen en staat in de biologie bekend als coevolution.
Wat is evolutie?
In het midden van de 19e eeuw ontwikkelden Charles Darwin en Alfred Wallace onafhankelijk zeer vergelijkbare versies van de evolutietheorie, met natuurlijke selectie als het primaire mechanisme.
Elke wetenschapper stelde voor dat de levensvormen die vandaag de dag op aarde rondzwerven, waren geëvolueerd van veel eenvoudiger wezens en teruggingen naar een gemeenschappelijke voorouder aan het begin van het leven zelf. Die "dageraad" wordt nu geacht ongeveer 3,5 miljard jaar geleden te zijn geweest, ongeveer een miljard jaar na de geboorte van de planeet zelf.
Wallace en Darwin werkten uiteindelijk samen en publiceerden in 1858 hun toen controversiële ideeën samen.
Evolutie stelt dat populaties van organismen (geen individuen) veranderen en passen zich in de loop van de tijd aan als gevolg van geërfd fysieke en gedragskenmerken die worden doorgegeven van ouder op nageslacht, een systeem dat bekend staat als 'afstamming met modificatie'.
Meer formeel is evolutie een verandering in allelfrequentie in de tijd; allelen zijn versies van genen, dus een verschuiving in het aandeel van bepaalde genen in de populatie (bijvoorbeeld, genen voor een donkerdere vachtkleur komen vaker voor en die voor lichtere vacht worden dienovereenkomstig zeldzamer) vormen evolutie.
Het mechanisme dat evolutionaire verandering aandrijft, is natuurlijke selectie als gevolg van selectie druk of druk opgelegd door de omgeving.
Wat is natuurlijke selectie?
Natuurlijke selectie is een van de vele bekende maar diep verkeerd begrepen termen in de wetenschapswereld in het algemeen en in het rijk van de evolutie in het bijzonder.
Het is in wezen een passief proces en een kwestie van dom geluk; tegelijkertijd is het niet gewoon "willekeurig", zoals veel mensen lijken te geloven, hoewel de zaden van natuurlijke selectie zijn willekeurig. Al in de war? Niet doen.
Veranderingen die plaatsvinden in een bepaalde omgeving leiden ertoe dat bepaalde eigenschappen voordelig zijn ten opzichte van andere.
Als de temperatuur bijvoorbeeld geleidelijk kouder wordt, zullen dieren van een bepaalde soort die dikkere jassen hebben dankzij gunstige genen meer kans hebben om te overleven en zich voort te planten, waardoor de frequentie van deze erfelijke eigenschap in de populatie toeneemt.
Merk op dat dit een geheel andere propositie is dan individuele dieren in deze populatie die overleven omdat ze door puur geluk of vindingrijkheid onderdak kunnen vinden; dat staat los van erfelijke eigenschappen die betrekking hebben op vachtkenmerken.
De kritische component van natuurlijke selectie is dat individuele organismen niet eenvoudigweg de noodzakelijke eigenschappen kunnen laten bestaan.
Ze moeten aanwezig zijn in de populatie dankzij reeds bestaande genetische variaties die op hun beurt volgen uit toevallige mutaties in DNA in eerdere generaties.
Als bijvoorbeeld de laagste takken van lommerrijke bomen geleidelijk hoger van de grond komen wanneer een groep giraffen het gebied bewoont, zullen die giraffen die toevallig langere nekken hebben, gemakkelijker overleven vanwege hun voedingsbehoeften, en ze zullen reproduceren met elkaar om de genen door te geven die verantwoordelijk zijn voor hun lange nek, die vaker zullen voorkomen in de lokale girafpopulatie.
Definitie van Coevolution
De voorwaarde coevolution wordt gebruikt om situaties te beschrijven waarin twee of meer soorten elkaars evolutie op een wederkerige manier beïnvloeden.
Het woord "wederzijds" staat hier voorop; voor een juiste beschrijving van coevolutie is het niet voldoende dat één soort de evolutie van andere of andere beïnvloedt zonder dat haar eigen evolutie ook wordt beïnvloed op een manier die niet zou voorkomen in afwezigheid van de gelijktijdig voorkomende soort.
In sommige opzichten is dit intuïtief. Omdat alle organismen in een bepaald ecosysteem (de verzameling van alle organismen in een goed gedefinieerd geografisch gebied) met elkaar verbonden zijn, is het logisch dat de evolutie van een van hen op een of andere manier de evolutie van anderen zou beïnvloeden.
Meestal worden studenten echter niet uitgenodigd om de evolutie van een soort op een interactieve manier te bekijken, en in plaats daarvan worden ze gevraagd om te kijken naar het samenspel tussen een enkele soort en zijn omgeving.
Hoewel de strikt fysieke kenmerken van omgevingen (bijv. Temperatuur, topografie) zeker in de loop van de tijd veranderen, zijn ze niet-levende systemen en evolueren daarom niet in de biologische zin van het woord.
Als we luisteren naar de basisdefinitie van evolutie, dan treedt coevolutie op wanneer de evolutie van de ene soort of groep de selectieve druk beïnvloedt, of de noodzaak om te evolueren om te overleven, van een andere soort of groep. Dit gebeurt meestal met groepen die nauwe relaties hebben binnen een ecosysteem.
Het kan echter gebeuren met verre verwante groepen als het resultaat van een soort 'domino-effect', zoals je snel zult leren.
Basisprincipes van Coevolution
Voorbeelden van roofdier- en prooi-interactie kunnen licht werpen op alledaagse voorbeelden van co-evolutie die je waarschijnlijk op een bepaald niveau kent, maar misschien niet actief hebt overwogen.
Planten versus dieren: Als een plantensoort een nieuwe afweer tegen een herbivoor ontwikkelt, zoals doornen of giftige afscheidingen, veroorzaakt dit een nieuwe druk op die herbivoor om te kiezen voor verschillende individuen, zoals planten die lekker en gemakkelijk eetbaar blijven.
Op hun beurt moeten deze nieuw gezochte planten die nieuwe verdediging overwinnen; bovendien kunnen de herbivoren evolueren dankzij individuen die toevallig eigenschappen hebben die hen resistent maken tegen dergelijke afweer (bijvoorbeeld immuniteit voor het gif in kwestie).
Dieren versus dieren: Als een favoriete prooi van een bepaalde diersoort een nieuwe manier ontwikkelt om aan dat roofdier te ontsnappen, moet het roofdier op zijn beurt een nieuwe manier ontwikkelen om die prooi te vangen of het risico lopen af te sterven als hij geen andere voedselbron kan vinden.
Als een cheeta bijvoorbeeld niet consequent de gazellen in zijn ecosysteem kan ontlopen, zal hij uiteindelijk ten onder gaan van de honger; tegelijkertijd, als de gazellen de cheeta's niet kunnen overtreffen, zullen ook zij afsterven.
Elk van deze scenario's (de tweede grimmiger) vertegenwoordigt een klassiek voorbeeld van een evolutionaire wapenwedloop: naarmate de ene soort evolueert en op een bepaalde manier sneller of sterker wordt, moet de andere hetzelfde doen of uitsterven.
Het is duidelijk dat er maar zo snel een bepaalde soort kan worden, dus uiteindelijk moet er iets worden gegeven en een of meer van de betrokken soorten migreert uit het gebied als het kan, of sterft af.
Soorten coevolutie
Co-evolutie roofdier-prooi relatie: Roofdier-prooi relaties zijn universeel over de hele wereld; twee zijn al in algemene termen beschreven. Coevolutie van roofdieren en prooien is dus gemakkelijk te vinden en te verifiëren in bijna elk ecosysteem.
Cheeta's en gazellen zijn misschien wel het meest geciteerde voorbeeld, terwijl wolven en kariboes een ander vertegenwoordigen in een ander, veel kouder deel van de wereld.
Concurrerende soorten coevolutie: In dit soort coevolutie strijden meerdere organismen om dezelfde hulpbronnen. Dit soort co-evolutie kan worden geverifieerd met bepaalde ingrepen, zoals het geval is bij salamanders in de Great Smoky Mountains in het oosten van de Verenigde Staten. Wanneer een Plethodon soort wordt verwijderd, de andere populatie groeit in omvang en vice versa.
Mutualistische coevolutie: Belangrijk is dat niet alle vormen van co-evolutie noodzakelijkerwijs schadelijk zijn voor een van de betrokken soorten. In mutualistische co-evolutie evolueren organismen die op elkaar vertrouwen voor iets "samen" dankzij onbewuste samenwerking - een soort niet-verklaarde onderhandeling of compromis. Dit is duidelijk in de vorm van planten en de insecten die die plantensoorten bestuiven.
Parasiet-gastheer coevolutie: Wanneer een parasiet een gastheer binnenvalt, doet hij dat omdat hij op dat moment de verdediging van de gastheer heeft ontweken. Maar als de gastheer op een manier evolueert zodat deze niet drastisch wordt geschaad zonder de parasiet ronduit te "verdrijven", speelt coevolutie een rol.
Voorbeelden van Coevolution
Voorbeeld van drie soorten roofdier-prooi: Lodgepole dennenappel zaden in de Rocky Mountains worden zowel gegeten door bepaalde eekhoorns als kruisbekken (een soort vogel).
Sommige gebieden waar lodgepole dennen groeien hebben eekhoorns, die gemakkelijk zaden uit smalle dennenappels kunnen eten (die meestal meer zaden hebben), maar de kruisbekken, die de zaden niet gemakkelijk uit smalle dennenappels kunnen eten, krijgen niet zoveel te eten .
Andere gebieden hebben alleen kruisbekken, en deze groepen vogels hebben meestal een van twee snavelsoorten; de vogels met rechter snavels hebben een gemakkelijkere tijd om zaden uit smalle kegels te pakken.
Natuurbiologen die dit ecosysteem bestudeerden, veronderstelden dat als bomen samengroeiden op basis van de lokale roofdieren, gebieden met eekhoorns bredere kegels hadden moeten opleveren die meer open waren met minder zaden te vinden tussen de schalen, terwijl gebieden met vogels dikker geschaald hadden moeten zijn (dwz , snavelbestendig) kegels.
Dit bleek precies het geval te zijn.
Concurrerende soorten: Bepaalde vlinders zijn zo geëvolueerd dat ze slecht smaken voor roofdieren zodat die roofdieren ze vermijden. Dit verhoogt de kans op anders vlinders worden gegeten, waardoor een vorm van selectieve druk wordt toegevoegd; deze druk leidt tot de evolutie van "mimiek", waarbij andere vlinders evolueren om eruit te zien als degenen die roofdieren hebben geleerd te vermijden.
Een ander voorbeeld van een competitieve soort is de evolutie van de koningsslang om er bijna precies uit te zien als de koraalslang. Beide kunnen agressief zijn tegenover andere slangen, maar de koraalslang is zeer giftig en niet één waar mensen in de buurt willen zijn.
Dit lijkt veel op iemand die karate niet kent, maar de reputatie heeft een vechtsportexpert te zijn.
mutualisme: Co-evolutie van antacaciabomen in Zuid-Amerika is een archetypisch voorbeeld van mutualistische coevolutie.
De bomen ontwikkelden holle doornen aan hun basis, waar nectar wordt afgescheiden, waarschijnlijk om te voorkomen dat herbivoren het eten; ondertussen evolueerden mieren in het gebied om hun nesten te plaatsen in deze doornen waar nectar wordt geproduceerd, maar beschadigen de boom niet, afgezien van een relatief onschadelijke diefstal.
Host-parasiet coevolutie: Broedparasieten zijn vogels die zijn geëvolueerd om hun eieren in nesten van andere vogels te leggen, waarna de vogel die het nest feitelijk "bezit", zorgt voor de jongen. Dit biedt de broedparasieten gratis kinderopvang, waardoor ze meer middelen kunnen besteden aan het paren en het vinden van voedsel.
De gastheervogels evolueren echter uiteindelijk op een manier die hen in staat stelt te leren herkennen wanneer een babyvogel niet van hen is, en ook om interactie met parasitaire vogels te voorkomen indien mogelijk.