Συμπαθητικά χαρακτηριστικά και παραδείγματα

Το συμπαθητική συσχέτιση είναι ένας τύπος συσχέτισης που συμβαίνει όταν δύο ομάδες του ίδιου είδους που ζουν στην ίδια γεωγραφική θέση εξελίσσονται διαφορετικά, έως ότου δεν μπορούν πλέον να διασχίσουν, εξετάζοντας έτσι διαφορετικά είδη.

Γενικά, όταν οι πληθυσμοί χωρίζονται φυσικά, υπάρχει μια ορισμένη αναπαραγωγική απομόνωση, δηλαδή άτομα σε έναν πληθυσμό χάνουν την ικανότητα να διασχίζουν μονοπάτια με αυτά του άλλου πληθυσμού.

Παραδείγματα συμπάτρια ειδογένεσης συχνά συζητείται επειδή πρέπει να αποδείξει αδιάσειστα στοιχεία ότι τα νέα είδη κατέβηκε από το ίδιο προγονικό είδος, και την ύπαρξη της αναπαραγωγικής απομόνωσης και την αιτία της εμφάνισης νέων ειδών δεν είναι η allopatry (ειδογένεσης αλλοπαθητική).

Η συμπαθητική συγγένεια μπορεί να παρατηρηθεί σε πολλούς διαφορετικούς τύπους οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, των ψαριών των κιχλίδων και της μύγας σκουληκιών μήλων. Ωστόσο, στη φύση μπορεί να είναι δύσκολο να γνωρίζουμε πότε συμβαίνει ή έχει συμβεί συμπαθητική συσσώρευση..

Η συμπαθητική συσσώρευση είναι μοναδική επειδή συμβαίνει όταν δύο υποπληθυσμοί του ίδιου είδους καταλαμβάνουν την ίδια επικράτεια ή μοιράζονται επικαλυπτόμενες περιοχές..

Αν και η περιοχή στην οποία ζουν οι οργανισμοί είναι η ίδια, μπορούν να χωριστούν σε δύο διαφορετικές ομάδες που τελικά γίνονται τόσο γενετικά διαφορετικές μεταξύ τους ώστε να μην μπορούν πλέον να αναπαραχθούν μεταξύ τους.

Όταν δύο ομάδες δεν μπορούν πλέον να αναπαράγουν και να αφήνουν γόνιμους απογόνους, θεωρούνται διαφορετικά είδη. Εντούτοις, μπορεί να είναι δύσκολο να καθοριστεί αν η συσχέτιση που έχει πραγματοποιηθεί είναι συμπαθητικού τύπου, η οποία έχει οδηγήσει σε πολλή συζήτηση μεταξύ των ερευνητών της εξελικτικής βιολογίας.

Για παράδειγμα, αρχικά πίστευαν ότι δύο στενά συγγενικά είδη του ακανθώδους εξελίχθηκε μέσα από συμπάτρια ειδογένεσης, αλλά αργότερα η έρευνα δείχνει ότι δύο διαφορετικά είδη αποικίσει τη λίμνη ανεξάρτητα.

Ο πρώτος αποικισμός οδήγησε στην εμφάνιση ενός είδους ακανθώδους, ενώ τα άλλα είδη εξελίχθηκαν από τον δεύτερο αποικισμό.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά της συμπαθητικής συσσώρευσης
• 2 Παραδείγματα συμπαθητικής συσχετισμού
  • 2.1 Στα φυτά
  • 2.2 Στα βακτήρια
  • 2.3 Στα ψάρια των κιχλίδων
  • 2.4 Σε μύγες  
• 3 Αναφορές

Χαρακτηριστικά της συμπαθητικής συσχέτισης

Ο Jerry Coyne και ο H. Allen Orr έχουν αναπτύξει τέσσερα κριτήρια για να εξαγάγουν εάν τα είδη έχουν εμφανιστεί συμπαθητικά:

1-Τα εδάφη του είδους πρέπει να επικαλύπτονται σημαντικά.

2-Πρέπει να υπάρχει πλήρης συσχετισμός (δηλαδή, τα δύο είδη δεν μπορούν να διασχίσουν και να αφήσουν γόνιμους απογόνους).

3 - Τα είδη πρέπει να είναι είδη αδελφών (τα πιο σχετιζόμενα μεταξύ τους) ή μέρος μιας ομάδας που περιλαμβάνει έναν πρόγονο και όλους τους απογόνους τους.

4 - Η ιστορία της γεωγραφικής επικράτειας και η εξέλιξη του είδους πρέπει να είναι τέτοια ώστε η αλωπεκία φαίνεται απίθανη, καθώς η συμπαθητική συσσώρευση είναι πολύ λιγότερο κοινή από την αλλοπατρική.

Παραδείγματα συμπαθητικής συσχέτισης

Στα φυτά

Η συμπαθητική συσσώρευση είναι πιο συνηθισμένη στον κόσμο των φυτών. Για παράδειγμα, τα γονικά φυτά παράγουν απογόνους που είναι πολυπλοειδείς. Επομένως, οι απόγονοι ζουν στο ίδιο περιβάλλον με τους γονείς τους, αλλά απομονώνονται αναπαραγωγικά.

Αυτό το φαινόμενο της ειδικής διαμεσολάβησης που προκαλείται από την πολυπυελία εμφανίζεται ως εξής. Κανονικά τα άτομα έχουν δύο ομάδες χρωμοσωμάτων (διπλοειδή), ένα από κάθε γονέα.

Εντούτοις, μπορεί να εμφανιστούν σφάλματα στην κατανομή των χρωμοσωμάτων κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, δημιουργώντας έτσι απογόνους με διπλάσιο αριθμό αντιγράφων (tetraploidy).

Έχοντας περισσότερα από δύο χρωμοσωματικά παιχνίδια θεωρείται πολυπολιδία (poly = many). Σε αυτές τις περιπτώσεις, η αναπαραγωγική απομόνωση συμβαίνει αναπόφευκτα, καθώς ένας πληθυσμός πολυπλοειδών ατόμων δεν μπορεί να διασταυρωθεί με πληθυσμό διπλοειδών ατόμων.

Στα βακτήρια

Τα αληθινά παραδείγματα συμπαθητικής συσχετισμού σπάνια έχουν παρατηρηθεί στη φύση. Πιστεύεται ότι συμπάτρια ειδογένεσης εμφανίζεται πιο συχνά σε βακτήρια, δεδομένου ότι τα βακτήρια μπορούν να ανταλλάξουν τα γονίδια με άλλα άτομα που δεν είναι προγεννήτορες ή απόγονοι σε μια διαδικασία γνωστή ως οριζόντια μεταφορά γονιδίων.

Παρατηρήθηκε συμπαθητική συσχέτιση στο Bacillus, σε είδη βακτηρίων Synechococcus, σε βακτηριοπλαγκτόν Vibrio splendidus, μεταξύ άλλων.

Οι υποομάδες ειδών που βιώνουν συμπαθητική συσχετισμό θα παρουσιάσουν λίγες διαφορές, καθώς έχουν αποκλίνει για σχετικά μικρό χρονικό διάστημα σε σχέση με την χρονική κλίμακα στην οποία συμβαίνει η εξέλιξη.

Θεωρείται ότι ένας σημαντικός παράγοντας σε περιπτώσεις συμπαθητικής συσχετισμού είναι η προσαρμογή στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Εάν ορισμένα μέλη είναι εξειδικευμένα για να ζήσουν σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, αυτή η υποομάδα μπορεί να συνεχίσει να καταλαμβάνει διαφορετική περιβαλλοντική θέση και τελικά να εξελιχθεί σε νέο είδος με την πάροδο του χρόνου..

Στα ψάρια των κιχλίδων

Η συμπαθητική επιλογή μπορεί επίσης να είναι αποτέλεσμα συνδυασμού σεξουαλικής επιλογής και οικολογικών παραγόντων. Οι μελέτες των ψαριών Αφρικής κιχλίδες της λίμνης Nyasa και άλλες λίμνες της Αφρικής Rift Σύστημα Ανατολή, καταγράφονται κλήσεις κοπάδια των ειδών (τα άτομα του ίδιου είδους όπως «συναντιούνται» σε ένα μεγάλο σύνολο) που έχουν προκύψει στις λίμνες οικολογικά στολές.

Μια τέτοια κατάσταση μειώνει σημαντικά τις πιθανότητες ότι η allopatry η αιτία της ειδογένεσης, και μπορεί να οδηγήσει σε θηλυκά ομάδες μέσα σε έναν πληθυσμό αναπτύξουν μια συγγένεια για τους άνδρες με διαφορετικά άκρα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά, όπως τα σήματα και τα άκρα κλίμακα που διαφέρουν σε άτομα μεσαίου μεγέθους.

Άλλες μελέτες δείχνουν ότι συμπάτρια μεταξύ cichlid ψάρια εμφανίζεται επίσης στα ποτάμια που τροφοδοτούν τις λίμνες του Rift Σύστημα Ανατολική Αφρική, καθώς και στις λίμνες κρατήρα της Νικαράγουα, όπου δύο είδη κιχλίδων ψάρια είναι Midas (Amphilophus), που ζουν στη λιμνοθάλασσα Apoyo στη Νικαράγουα.

Οι ερευνητές ανέλυσαν το DNA, την εμφάνιση και την οικολογία αυτών των δύο στενά συγγενών ειδών. Τα δύο είδη, αν και γενικά είναι πολύ παρόμοια, έχουν μικρές διαφορές στην εμφάνιση και δεν μπορούν να διασταυρωθούν.

Όλα τα διαθέσιμα στοιχεία δείχνουν ότι ένα είδος εξελίχθηκε από το άλλο. Ο πληθυσμός των κιχλίδων Midas ήταν αρχικά στη λιμνοθάλασσα, ενώ τα νεότερα είδη εξελίχθηκαν πρόσφατα, που με εξελικτικούς όρους σημαίνει λιγότερο από 10.000 χρόνια πριν.

Στις μύγες

Ένα εξαιρετικά πρόσφατο παράδειγμα συμπαθητικής συσσώρευσης μπορεί να συμβεί στο μύγα σκουλήκι μήλου, Rhagoletis pomonella.

Αυτές οι μύγες χρησιμοποίησαν για να βάλουν τα αυγά τους μόνο στους καρπούς των δέντρων της χλόης, αλλά πριν από λιγότερο από 200 χρόνια, μερικές μύγες άρχισαν να βάζουν τα αυγά τους στα μήλα.

Τώρα υπάρχουν δύο ομάδες μύγες σκουληκιών μήλων: μία που τοποθετεί αυγά στα αγκάθια και μία που τοποθετεί αυγά στα μήλα. Τα αρσενικά αναζητούν ζευγάρια στον ίδιο τύπο φρούτων με τα οποία μεγάλωναν και τα θηλυκά βάζουν τα αυγά τους στον ίδιο τύπο φρούτου στον οποίο μεγάλωναν.

Επομένως, οι μύγες που αναπτύσσονται στα αγκάθια θα αυξήσουν τους απογόνους τους στα αγκάθια και οι μύγες που αναπτύσσονται στα μήλα θα απομακρύνουν τους απογόνους στα μήλα.

Υπάρχουν ήδη γενετικές διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων, και για μεγάλο χρονικό διάστημα (εξελικτικός χρόνος), θα μπορούσαν να γίνουν ξεχωριστά είδη.

Τα παραπάνω δείχνουν τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να προκύψει συσχετισμός ακόμα και όταν διαφορετικές υποομάδες του ίδιου είδους μοιράζονται την ίδια γεωγραφική περιοχή.

Αναφορές

1. Allender, C.J., Seehausen, Ο., Knight, Μ.Ε., Turner, G.F., & Maclean, Ν. (2003). Διαφορετική επιλογή κατά τη διάρκεια της συσχέτισης των ψαριών των κιχλίδων της λίμνης Malawi που απορρέουν από παράλληλες ακτινοβολίες σε γαμήλιο χρωματισμό. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 100(24), 14074-14079.
2. Geiger, Μ. F., McCrary, J. Κ., & Schliewen, U. Κ. (2010). Δεν είναι μια απλή υπόθεση - Μια πρώτη συνολική φυλογενετική υπόθεση για το συγκρότημα των κιχλίδων Midas στη Νικαράγουα (Teleostei: Cichlidae: Amphilophus). Μοριακή Φυλογενετική και Εξέλιξη, 56(3), 1011-1024.
3. Givnish, Τ. & Sytsma, Κ. (2000). Μοριακή εξέλιξη και προσαρμοστική ακτινοβολία (1η έκδοση). Cambridge University Press.
4. Mallet, J., Meyer, Α., Nosil, Ρ. & Feder, J.L. (2009). Χώρος, συμπάθεια και συσχετισμός. Εφημερίδα της εξελικτικής βιολογίας, 22(11), 2332-2341.
5. McPheron, Β.Α., Smith, D.C., & Berlocher, S.H. (1988). Γενετικές διαφορές μεταξύ φυλών ξενιστών Rhagoletis pomonella. Φύση, 336(6194), 64-66.
6. Selz, Ο Μ., Pierotti, Μ. Ε. R., Maan, Μ.Ε., Schmid, C., & Seehausen, Ο. (2014). Η θηλυκή προτίμηση για το αρσενικό χρώμα είναι απαραίτητη και επαρκής για το σωστό ζευγάρωμα σε 2 είδη αδελφών κιχλίδων. Οικολογική συμπεριφορά, 25(3), 612-626.
7. Solomon, Ε., Berg, L. & Martin, D. (2004). Βιολογία (7η έκδοση) Εκμάθηση των πόρων.
8. Συμπαθητική συσχέτιση. Ανακτήθηκε από: evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/speciationmodes_05
9. Tilmon, Κ. (2008). Ειδίκευση, Προετοιμασία και Ακτινοβολία: Η εξελικτική βιολογία των φυτοφάγων εντόμων (1η έκδοση). Πανεπιστήμιο Καλιφόρνιας Τύπου.