תוֹכֶן
- מהי אבולוציה?
- מהי בחירה טבעית?
- הגדרת Coevolution
- עקרונות בסיסיים של Coevolution
- סוגי התפתחות
- דוגמאות לשיתוף פעולה
ה תורת האבולוציה הוא הבסיס שעליו בנויה כל הביולוגיה המודרנית.
רעיון הליבה הוא שאורגניזמים, או דברים חיים, משתנים עם הזמן כתוצאה מהברירה הטבעית, הפועלת על גנים בתוך אוכלוסייה. אנשים אינם מתפתחים; אוכלוסיות של אורגניזמים כן.
החומר עליו פועלת האבולוציה הוא החומצה deoxyribonucleic (DNA) המשמשת כמנשא מורשה של מידע גנטי בכל היצורים החיים על פני כדור הארץ, החל מחיידקים חד תאיים ועד לוויתנים ופילים רב-טוניים.
אורגניזמים מתפתחים כתגובה לאתגרים סביבתיים שאחרים יאיימו על יכולת המין לשרוד על ידי הגבלת יכולת הרבייה שלה.
אחד האתגרים הללו הוא כמובן נוכחותם של אורגניזמים אחרים. לא רק שמינים המפעילים יחסי גומלין משפיעים זה על זה בזמן אמת בדרכים ברורות (למשל, כאשר טורף כמו אריה הורג ואוכל בעל חיים שהוא מקדים עליו), אלא שמינים שונים יכולים גם להשפיע על התפתחותם של מינים אחרים.
זה מתרחש באמצעות מגוון מנגנונים מעניינים וידוע בסטנדרט הביולוגי שיתוף פעולה.
מהי אבולוציה?
באמצע שנות ה- 1800 פיתחו צ'רלס דארווין ואלפרד וואלאס באופן עצמאי גרסאות דומות מאוד לתורת האבולוציה, כאשר הברירה הטבעית היא המנגנון העיקרי.
כל מדען הציע כי צורות החיים המובילות כיום על כדור הארץ התפתחו מיצורים פשוטים בהרבה, וחזרו לאב קדמון משותף עם שחר החיים עצמם. מובן ש"השחר "הזה היה לפני כ -3.5 מיליארד שנה, כמיליארד שנה לאחר לידתו של הכוכב עצמו.
וואלאס ודארווין שיתפו פעולה בסופו של דבר ובשנת 1858 פרסמו יחד את רעיונותיהם השנויים במחלוקת.
האבולוציה מציבה את זה אוכלוסיות של אורגניזמים (לא אנשים פרטיים) משתנים ומסתגלים לאורך זמן כתוצאה מ ירש מאפיינים גופניים והתנהגותיים המועברים מהורה לצאצא, מערכת המכונה "ירידה עם שינוי".
בצורה פורמלית יותר, האבולוציה היא שינוי בתדר האלל לאורך זמן; אללים הם גרסאות של גנים, ולכן שינוי בשיעור הגנים מסוימים באוכלוסייה (נניח, גנים לצבע פרווה כהה יותר ויותר הופכים נפוצים יותר ואלה עבור פרווה בהירה הופכת לנדירה יותר בהתאמה) מהווה התפתחות.
המנגנון שמניע את השינוי האבולוציוני הוא ברירה טבעית כתוצאה מכך לחץ בחירה או לחצים שמפעילים הסביבה.
מהי בחירה טבעית?
הברירה הטבעית היא אחד ממונחים רבים ידועים אך לא מובנים היטב בעולם המדע בכלל ובאזור האבולוציה בפרט.
זהו, במובן בסיסי, תהליך פסיבי ועניין של מזל מטומטם; יחד עם זאת, זה לא פשוט "אקראי", כפי שנראה כי אנשים רבים מאמינים, אם כי זרעים של הברירה הטבעית הם אקראיים. מבולבל עדיין? אל תהיה.
שינויים המתרחשים בסביבה נתונה מביאים לכך שתכונות מסוימות מועילות על פני אחרות.
לדוגמה, אם הטמפרטורה מתקררת בהדרגה, בעלי חיים מזן מסוים שיש להם מעילים עבים יותר בזכות גנים חיוביים נוטים יותר לשרוד ולהתרבות, ובכך להגדיל את התדירות של תכונה מורשת זו באוכלוסייה.
שים לב שזו הצעה שונה לחלוטין מבעלי חיים בודדים באוכלוסייה זו ששרדה מכיוון שהם מסוגלים למצוא מחסה באמצעות מזל או כושר המצאה מוחלט; זה לא קשור לתכונות הורשתיות הנוגעות למאפייני מעיל.
המרכיב הקריטי בבחירה הטבעית הוא שאורגניזמים אינדיבידואליים לא יכולים פשוט להשיג את התכונות הדרושות לקיום.
הם חייבים להיות נוכחים באוכלוסייה בזכות וריאציות גנטיות שהיו קיימות בתורן בעקבות מוטציות מקריות ב- DNA בדורות קודמים.
לדוגמה, אם הענפים הנמוכים ביותר של עצים עליים מתרוממים בהדרגה מעל פני האדמה כאשר קבוצת ג'ירפות מאכלסת את האזור, אותם ג'ירפות שבמקרה יש צווארים ארוכים יותר ישרדו ביתר קלות בגלל יכולת לענות על צרכיהם התזונתיים, והם להתרבות זה עם זה להעביר את הגנים האחראיים לצווארם הארוך, שיהפכו לרווחים יותר באוכלוסיית הג'ירפות המקומית.
הגדרת Coevolution
התנאי שיתוף פעולה משמש לתיאור מצבים בהם שני מינים או יותר משפיעים על התפתחותם של אחרים באופן הדדי.
המילה "הדדיות" חשובה כאן; בכדי שתהליך שיתוף יהיה תיאור מדויק, אין די בכך שמין אחד ישפיע על התפתחותם של אחר או אחר מבלי שההתפתחות שלו עצמה תושפע באופן שלא יתרחש בהיעדר המין המתרחש.
במובנים מסוימים זה אינטואיטיבי. מכיוון שכל האורגניזמים במערכת אקולוגית מסוימת (הסט של כל האורגניזמים באזור גאוגרפי מוגדר היטב) קשורים זה לזה, הגיוני שההתפתחות של אחד מהם תשפיע על התפתחותם של אחרים בדרך או בדרכים כלשהן.
אולם בדרך כלל התלמידים אינם מוזמנים לשקול את התפתחותו של מין באופן אינטראקטיבי, ובמקום זאת הם מתבקשים להסתכל על יחסי הגומלין בין מין יחיד לסביבתו.
אמנם המאפיינים הפיזיים הקפדניים של סביבות (למשל, טמפרטורה, טופוגרפיה) בהחלט משתנים עם הזמן, אך הם מערכות שאינן חיות ולכן אינן מתפתחות במובן הביולוגי של המילה.
לשמיעת ההגדרה הבסיסית של האבולוציה, אם כן, התפתחות משותפת מתרחשת כאשר התפתחות של מין או קבוצה אחת משפיעה על הלחץ הסלקטיבי, או על הצורך להתפתח כדי לשרוד, של מין או קבוצה אחרת. לרוב זה קורה בקבוצות שקיימות קשרים קרובים בתוך מערכת אקולוגית.
עם זאת, זה יכול לקרות לקבוצות הקשורות למרחקים כתוצאה של מעין "אפקט דומינו", כפי שתלמד בקרוב.
עקרונות בסיסיים של Coevolution
דוגמאות לאינטראקציה עם טורף וטרף יכולות לשפוך אור על דוגמאות יומיומיות של התפתחות שיתופית שאתה כנראה מודע אליהן ברמה מסוימת, אך אולי לא שקלת באופן פעיל.
צמחים לעומת בעלי חיים: אם מין צמח מתפתח הגנה חדשה מפני עשב עשב, קוצים או הפרשות רעילות, הדבר גורם ללחץ חדש על אותה אוכלי עשב לבחור לאנשים שונים, כגון צמחים שנותרים טעימים ואכילים בקלות.
בתורו, הצמחים החדשים המבוקשים האלה, אם הם יצליחו לשרוד, חייבים להתגבר על אותה הגנה חדשה; בנוסף, אוכלי העשבייה יכולים להתפתח הודות לאנשים שיש להם תכונות שגורמות להם להיות עמידים בפני הגנות כאלה (למשל, חסינות לרעל המדובר).
בעלי חיים לעומת בעלי חיים: אם טרף מועדף של מין בעל חיים נתון מתפתח דרך חדשה לברוח מאותו טורף, הטורף צריך בתורו לפתח דרך חדשה לתפוס את הטרף הזה או להסתכן במותו אם הוא לא יכול למצוא מקור מזון אחר.
לדוגמה, אם ברדלס לא יכול לעקוב בעקביות את הגזלים במערכת האקולוגית שלה, הוא בסופו של דבר ייגמר מרעב; יחד עם זאת, אם הגזלים לא יוכלו להתעלות על הברדלסים, הם גם ימותו.
כל אחד מהתרחישים הללו (השני בצורה יותר מוחלטת) מייצג דוגמא קלאסית למרוץ חימוש אבולוציוני: ככל שמין אחד מתפתח ומתעצם בצורה מהירה יותר או חזקה יותר, האחר צריך לעשות זאת או להסתכן בהכחדה.
ברור שיש רק מהר כל כך שמין מסוים יכול להפוך, כך שבסופו של דבר משהו צריך לתת ואחד או יותר מהזנים המעורבים נודדים מהאזור אם הוא יכול, או שהוא מת.
סוגי התפתחות
שיתוף פעולה ביחסי טורף-טרף: יחסי טורף-טרף הם אוניברסליים בכל העולם; שתיים כבר תוארו במונחים כלליים. לפיכך קל להתפתחות ואכילת טרף וטורפים קל לאתר ולאמת כמעט בכל מערכת אקולוגית.
ברדלסים וגזיות הם אולי הדוגמא המצוטטת ביותר, ואילו זאבים וקריבה מייצגים אחר בחלק אחר, קר הרבה יותר בעולם.
שיתוף פעולה מינים תחרותי: בסוג זה של התפתחות שיתוף פעולה, אורגניזמים מרובים מרימים את אותם משאבים. ניתן לאמת סוג זה של התפתחות שיתופית בהתערבויות מסוימות, כמו שקורה בסלמנדרות בהרי הסמוקי הגדול שבמזרח ארצות הברית. כשאחד כזה פלטודון מינים מוסרים, אוכלוסיית האחרים גדלה בגודלה ולהיפך.
שיתוף פעולה הדדי: חשוב לציין, לא כל צורות של התפתחות משותפת בהכרח פוגעות באחד המינים המעורבים. בהתפתחות הדדית, אורגניזמים המסתמכים זה על זה למשהו מתפתחים "ביחד" בזכות שיתוף פעולה לא מודע - מעין משא ומתן או פשרה בלתי מוגדרים. זה ניכר בצורה של צמחים וחרקים המאביקים את אותם מיני צמחים.
שיתוף-פעולה מארח טפילי: כאשר טפיל פולש למארח הוא עושה זאת מכיוון שהוא התחמק מההגנה של המארח באותה נקודת זמן. אבל אם המארח מתפתח באופן שלא ייפגע בצורה דרסטית מבלי "לפנות" את הטפיל על הסף, התפתחות הדו-ערכית נמצאת כאן.
דוגמאות לשיתוף פעולה
דוגמה לטרף של שלושה מינים: זרעי חרוט אורן Lodgepole בהרי הרוקי נאכלים על ידי סנאים מסוימים וגלגלי צומת (סוג של ציפור).
באזורים מסוימים בהם גדלים אורני הלובגפול יש סנאים שיכולים לאכול זרעים בקלות מחרוטים אורנים צרים (שיש להם יותר זרעים), אך גלולות הצלב, אשר אינן יכולות לאכול בקלות את הזרעים מתוך חרוטים אורנים צרים, אינן מקבלות כמה לאכול. .
באזורים אחרים יש רק גלולות צולבות, וקבוצות ציפורים אלה נוטות לאחד משני סוגים מקוריים; לציפורים עם מקורים ישרים יותר קל לתפוס זרעים מתוך החרוטים הצרים.
ביולוגים בחיות הבר החוקרים את המערכת האקולוגית הזו העלו על דעתם שאם עצים התפתחו בהתבסס על הטורפים המקומיים, אזורים עם סנאים היו צריכים להניב קונוסים רחבים יותר שהיו פתוחים יותר עם פחות זרעים שניתן למצוא בין המאזניים, ואילו אזורים עם ציפורים היו צריכים להניב קנה מידה עבה יותר (כלומר , חרוזים עמידים למקור.
זה התברר שזה בדיוק המקרה.
מינים תחרותיים: פרפרים מסוימים התפתחו כטעמם רע לטורפים כך שאותם טורפים נמנעים מהם. זה מגדיל את הסבירות ל אחר פרפרים הנאכלים, מוסיפים סוג של לחץ סלקטיבי; לחץ זה מוביל להתפתחות "חיקוי", שבו פרפרים אחרים מתפתחים להיראות כמו הטורפים למדו להימנע.
דוגמה נוספת למין תחרותי היא התפתחות נחש המלך להיראות כמעט בדיוק כמו נחש האלמוגים. שניהם יכולים להיות תוקפניים כלפי נחשים אחרים, אך נחש האלמוגים ארסי ביותר ולא כזה שבני האדם רוצים להיות בסביבה.
זה דומה למישהו שאינו מכיר קראטה, אלא שיש לו מוניטין שהוא מומחה לאומנויות לחימה.
הדדיות: שיתוף פעולה של עץ נמלים-שיטה בדרום אמריקה הוא דוגמא ארכיטיפית להתפתחות הדדית.
העצים פיתחו קוצים חלולים בבסיסם, שם מופרש צוף, ככל הנראה שימנע מאכילת עשבוני עשב; בינתיים, נמלים באזור התפתחו למקם את קניהן בקוצים אלה שבהם מייצר צוף, אך אינן פוגעות בעץ מלבד גניבה בלתי מזיקה יחסית.
התפתחות שיתוף מארח-טפיל: טפילי הברוד הם ציפורים שהתפתחו להטיל את ביציהן בקני ציפורים אחרים, שלאחריהן הציפור ש"בעלותה "למעשה הקן מתפתלת ומטפלת בצעירים. זה מעניק לטפילי הגידול טיפול בילדים בחינם, ומשאיר אותם חופשיים להקדיש משאבים נוספים להזדווג ומציאת מזון.
עם זאת, הציפורים המארחות מתפתחות בסופו של דבר באופן המאפשר להם ללמוד לזהות מתי ציפור תינוקת אינה משלהם, וגם להימנע מקיום אינטראקציה עם ציפורים טפיליות במידת האפשר.