science >> Wetenschap >  >> Biologie

Wat gebeurt er als dieren geïsoleerd evolueren?

IJsberen -- zoals deze getoond in Manitoba, Canada -- zijn een goed voorbeeld van dieren die zich aanpassen aan hun omgeving. Maar hoe veranderde hun vacht van bruin naar wit? Bekijk meer afbeeldingen van arctische dieren . Paul J. Richards/AFP/Getty Images

Heb je je ooit afgevraagd hoe ijsberen wit werden? Het is volkomen logisch; de witte beren gaan gemakkelijk op in het witte arctische terrein. Dat maakt het moeilijk voor hun prooi om ze te zien naderen, en hierdoor hebben ze millennia kunnen overleven in het poolgebied. IJsberen zijn geëvolueerd om zich aan te passen aan hun omgeving. Elke soort past zich door de generaties heen aan om te overleven in zijn habitat, of anders wordt het met uitsterven bedreigd.

Maar de witheid van de ijsbeer wordt enigszins merkwaardig als je bedenkt dat, in een keer, ze worden verondersteld te zijn vertakt van de stamboom van de bruine beer [bron:Polar Bears International]. Dus hoe zijn sommige bruine beren precies ijsberen geworden?

Net als elke andere soort die divergeert -- splitst in twee of meer verschillende soorten -- ondergingen bruine beren en ijsberen een soortvorming evenement . Dit is een gebeurtenis waarbij leden van dezelfde soort uit elkaar gaan totdat, om een ​​aantal verschillende mogelijke redenen, ze kunnen zich niet meer met elkaar voortplanten. Dit betekent dat er niet langer een genetische stroom tussen de soorten.

Genetische stroom is de term voor het potentieel van genetische verschillen in een enkele soort om binnen een soort door te geven. Twee leden van een soort die kunnen paren, kunnen genen tussen hen doorgeven. Denk er zo over na:de genen van je moeder verschillen van die van je vader. Elk bracht zijn of haar eigen afstamming naar uw conceptie, en jij bent het resultaat van deze geslachten, deze genetische stroom. Wanneer er niet langer een genetische stroom is tussen leden van een voorheen enkele soort, reproductieve isolatie is vervuld. Ze delen niet langer dezelfde genenpool. Wanneer dit gebeurt, soortvorming is voltooid, en de ene soort is nu twee (of meer) geworden.

Maar hoe vindt soortvorming plaats? Evolutionisten hebben nog steeds geen definitief antwoord. Er zijn een aantal verschillende ideeën over hoe reproductieve isolatie zou kunnen plaatsvinden. Op de volgende pagina, we kijken naar de omstandigheden waaronder wetenschappers vermoeden dat soortvorming plaatsvindt.

Inhoud
  1. Soorten specificatie
  2. Geleidelijk versus punctueel
  3. Een beetje over het eilandleven

Soorten specificatie

Bergketens, zoals de Himalaya in Azië, zijn meer dan groot genoeg om allopatrische soortvorming te bevorderen. Prakash Mathema/AFP/Getty Images

Speciatiegebeurtenissen worden verondersteld te gebeuren onder een aantal omstandigheden. Wetenschappers geloven over het algemeen dat het plaatsvindt omdat leden van dezelfde soort van elkaar geïsoleerd zijn geraakt. Er zijn vier soorten soortvorming die evolutionisten hebben geïdentificeerd als de meest waarschijnlijke verklaringen voor soortvorming.

In het geval van allopatrische soortvorming , een werkelijke geografische grens scheidt de soort fysiek. Een rivier of een bergketen, bijvoorbeeld, kan ertoe leiden dat een soort gaat divergeren.

Met parapatrische soortvorming , een soort is verspreid over grote gebieden met diverse omgevingen. Ze passen zich aan deze nieuwe gebieden aan en worden geleidelijk aparte soorten. Er is geen bepalend geografisch kenmerk dat deze dieren scheidt - ze kunnen afzonderlijke soorten worden, simpelweg vanwege de afstand die de groepen scheidt.

peripatrische soortvorming treedt op wanneer een kleine groep geïsoleerd raakt van het hoofdlichaam van de soort. Aangezien dit cluster slechts een klein deel is van de hele populatie van de soort, alle genetische verschillen die de soort robuust maken, zijn mogelijk niet aanwezig. Dit presenteert wat evolutionaire biologen a . noemen knelpunt . Sommige genen die binnen een soort stromen, zijn afgeknipt en gescheiden van de genenpool.

In een evolutionair knelpunt, een kleine populatie is succesvol in het produceren van volgende generaties. Dit is op verschillende momenten in de menselijke geschiedenis gebeurd. De meeste Europeanen, bijvoorbeeld, zijn allemaal afstammelingen van slechts een paar honderd voorouders, die midden in een knelpunt leefde [bron:The Polymath].

Hoewel een kleine groep succesvol kan zijn in het herbevolken, er zijn gevolgen die kunnen voortvloeien uit een bottleneck. De genen die in deze kleine populatie aanwezig zijn, zullen robuust worden, aangezien de genetische stroom veel omvangrijker is dan in een grotere populatie, waar genetische verschillen - inclusief afwijkingen - zijn verspreid. Dit heet de oprichter effect . De genen van de stichtende leden van wat uiteindelijk een grote populatie wordt, komen veel vaker voor dan in vergelijkbare, grotere populaties. Verschillende leden van een Amish-sekte in Pennsylvania lijden aan microcefalie, een over het algemeen dodelijke ziekte waarbij de hersenen niet hun volledige grootte bereiken. Deze Amish stammen allemaal af van een alleenstaand stel dat in de 18e eeuw in Pennsylvania arriveerde.

In het geval van sympatrische soortvorming , leden van een soort blijven naast elkaar leven, maar nog steeds gescheiden in verschillende soorten. Bijvoorbeeld, sommige insecten voeden en reproduceren op een enkele soort fruit. Als sommige leden van deze soort een ander soort fruit proberen, hun nakomelingen kunnen worden grootgebracht om die vrucht ook te bezoeken. Als dit gebeurt, de leden van een soort kunnen uiteenlopen in twee soorten, uitsluitend op basis van het fruit waarmee ze zich voeden en waarin ze eieren leggen.

In elk van deze soorten soortvorming, de soort moet het proces van reproductieve isolatie ondergaan. Bijvoorbeeld, de waterjuffer evolueerde om verschillende genitaliën te vormen, en leden werden fysiek niet in staat om met elkaar te paren. Reproductieve isolatie hoeft niet zo drastisch te zijn, echter. Leden van een enkele soort kunnen evolueren om verschillende paringsrituelen te creëren, degenen die geen leden van de andere soort zullen aantrekken. Ze kunnen ook op verschillende tijdstippen van de dag paren, maand, seizoen of jaar. Of ze kunnen evolueren om op verschillende plaatsen te paren, bijvoorbeeld op twee verschillende soorten fruit, zoals in het voorbeeld hierboven gegeven voor sympatrische soortvorming.

Dus wanneer een populatie zich op de een of andere manier geïsoleerd bevindt van de rest van een soort, soortvorming optreedt, Rechtsaf? Niet noodzakelijk. Lees meer over het meningsverschil over soortvorming op de volgende pagina.

Geleidelijk versus punctueel

China heeft een groot aantal fossielen aan het fossielenbestand geleverd - de natuurlijke geschiedenis van de aarde vastgelegd door alle versteende overblijfselen die tot nu toe zijn ontdekt. Dit skelet werd in juli 2007 in Shanghai tentoongesteld. China Foto's/Getty Images

Het lijkt erop dat wanneer leden van een soort geïsoleerd raken van andere leden van hun soort, er waarschijnlijk sprake is van soortvorming. Wetenschappers kunnen de genen van vergelijkbare soorten vergelijken om aan te tonen dat het gemeenschappelijke DNA dat ze delen sterk suggereert dat de twee soorten voorheen één waren. Maar hoe verloopt dit proces? Helaas, evolutionisten hebben niet precies kunnen vaststellen hoe soortvorming plaatsvindt. In plaats daarvan, twee hoofdkampen zijn geëvolueerd, bij wijze van spreken, met zeer verschillende meningen over hoe het proces van soortvorming plaatsvindt.

Er zijn mensen die geloven in fyletische geleidelijkheid , de gedachte dat het proces van soortvorming constant en over lange perioden plaatsvindt. Anderen geloven in onderbroken evenwicht . Deze mensen geloven dat soortvorming plaatsvindt in snelle sprongen en starts, met lange tijd tussen gebeurtenissen. Beide groepen hebben de fossielenbestand mee te maken hebben.

Het fossielenbestand is de som van alle fossielen die tot nu toe zijn ontdekt. Samen geplaatst, ze vormen een relatief duidelijk beeld van de evolutie van het leven op aarde. Maar daar zijn, echter, hiaten in het fossielenbestand - perioden waarin nieuwe soorten plotseling opduiken zonder enige duidelijke overgang van de ene soort naar een radicaal andere, verwante soorten.

Degenen die een onderbroken evenwicht onderschrijven, zeggen dat het fossielenbestand het bewijs is dat hun theorie over soortvorming de juiste is. Als soortvorming plaatsvindt in plotselinge sprongen en starts, er mag geen melding zijn van overgang van de ene soort naar een zustersoort. In plaats daarvan, leden van een soort bevinden zich reproductief geïsoleerd van andere leden en plotseling, soortvorming optreedt.

Voor het deel van de geleidelijken – die over het algemeen onder hun gelederen Charles Darwin claimen, de vader van de evolutietheorie -- het fossielenbestand is gewoon onvolledig. Het proces van soortvorming omvat een lange overgang van de ene soort naar een verwante soort. In de ogen van de geleidelijken, deze overgangsleden zijn eenvoudigweg nog niet uit de lagen slib en gesteente in de aarde gehaald. Met andere woorden, het fossielenbestand, voor de geleidelijken, is gewoon incompleet.

Maar het geschil over hoe soortvorming plaatsvindt, kan tot rust worden gebracht. Een perfect natuurlijk experiment is letterlijk aangespoeld. En de setting kon niet perfecter zijn. Om erover te vinden, lees de volgende pagina.

Een beetje over het eilandleven

Steve Finn/Getty Images Komodo draken, zoals Radja, getoond in de London Zoo, zijn voorbeelden van de gigantische proporties die eilandsoorten kunnen uitgroeien in vergelijking met hun neven op het vasteland. Steve Finn/Getty Images

Medio september 1995, Orkaan Marilyn heeft het Caribisch gebied getroffen. De storm doodde ten minste 13 mensen en veroorzaakte meer dan $ 2 miljard aan schade. Veel mensen verloren hun huis door de kracht van de orkaan. Maar niet iedereen die door Marilyn werd getroffen, was een mens. Een groep van 15 groene leguanen zou van het eiland Guadeloupe naar Anguilla zijn afgedreven nadat ze zich drie weken vastgeklampt hebben aan puin van de storm. Toen de groene leguanen voet aan wal zetten op Anguilla, ze werden potentiële stichtende leden van een nieuwe soort.

Als het proces van soortvorming plaatsvindt, het kan een tijdje duren - als de geleidelijken gelijk hebben. Of het kan vrij snel gebeuren, zoals de aanhangers van het onderbroken evenwicht geloven. Natuurlijk, de leguanen leven misschien niet lang genoeg om te gedijen in hun nieuwe omgeving, als ze zich niet snel genoeg kunnen aanpassen aan de verschillen van het leven in Anguilla.

Maar de setting van de nieuwe omgeving van de leguaan spreekt boekdelen over evolutionaire isolatie. Op het eiland, de leguanen zijn fysiek geïsoleerd en kunnen evolueren om reproductief geïsoleerd te raken van de andere leden van hun soort. Eilanden vertegenwoordigen het ultieme geïsoleerd. Als zodanig, het leven op het eiland heeft een aantal radicale schommelingen veroorzaakt in fenotypes -- uiterlijke kenmerken -- tussen soorten. Zowel gigantisme als dwerggroei zijn ontdekt als gevolg van soortvorming.

Misschien is er geen recent voorbeeld van radicale ontwikkeling in de richting van de kleintjes zo gedocumenteerd als het geval van Homo floresiensis . op Flores, een eiland in Indonesië, in 2005 werd een kleine schedel ontdekt. ​​Het was klein, ongeveer zo groot als de schedel van een chimpansee, en dat is waarschijnlijk wat de ontdekkers van de schedel zouden hebben gedacht dat het was - als het niet ook omringd was door verschillende primitieve gereedschappen. Deze gereedschappen suggereerden dat de schedel toebehoorde aan een mens, of op zijn minst een menselijk familielid. Maar voor een schedel zo klein, het zou een heel klein mensje zijn geweest. Bij het testen van de schedel bleek dat de persoon waartoe het behoorde 18 jaar had geleefd, 000 jaar geleden op Flores. Berekenend vanaf de grootte van de schedel, de onderzoekers die het vonden, geloofden dat de persoon iets meer dan 3 voet lang was. Het nieuws van de vondst schokte de wetenschappelijke wereld, en sprak zelfs tot de verbeelding van een deel van het grote publiek.

Of de schedel al dan niet een nieuw type mens vertegenwoordigt, wordt uitgedaagd. Onderzoekers van de Penn State University geloven dat de gevonden schedel een Homo sapiens die leden aan een ontwikkelingsziekte -- microcefalie, net als de Amish-groep in Pennsylvania. Maar het idee dat een groep kleine mensen, verschillend van Homo sapiens geëvolueerd op een eiland is een voorbeeld van wat de . wordt genoemd eiland heerschappij -- een generalisatie over soortvorming waarbij dieren op eilanden vaak veel kleiner of groter worden dan hun neven op het vasteland.

Biologen proberen nog steeds uit te leggen waarom dit gebeurt. De meest logische verklaring is dat de milieudruk op een eiland heel anders is dan op het vasteland. De kleinere eilanden bieden minder voedselbronnen. Dit lijkt de dwerggroei in veel soorten te verklaren. Maar hoe zit het met degenen die uitgroeien tot gigantische proporties, zoals de Komodovaraan? Het is mogelijk dat deze soorten zich hebben ontwikkeld om groter te zijn dan hun neven, omdat eilanden minder roofdieren bieden en minder concurrentie om de beschikbare voedselbronnen.

De heersende theorie over de eilandregel is dat een verscheidenheid aan lokale omgevingsfactoren ervoor zorgt dat dieren in eilandisolatie evolueren naar groot of klein. Het is mogelijk dat er geen vuistregel is die alle eilandevolutie over de hele linie verklaart. Misschien zullen Anguilla's nieuwste aanwinsten - de groene leguanen - licht werpen op de heerschappij van het eiland, evenals soortvorming.

Voor meer informatie over evolutie en andere gerelateerde onderwerpen, bezoek de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe evolutie werkt
  • Hoe genenpools werken
  • Hoe bevolking werkt
  • Hoe DNA werkt
  • Hoe fossielen werken
  • 11 dieren die camouflage gebruiken

Meer geweldige links

  • Nova's blik op de natuurlijke historie van de Seychellen-eilanden
  • University of California - Berkeley's begrip van evolutie
  • Het onofficiële Stephen Jay Gould-archief

bronnen

  • Eldridge, Niles et al. "Dynamiek van Evolutionaire Stasis." paleobiologie. 2005. http://www.nileseldredge.com/pdf_files/Dynamics_of_ Evolutionary_Stasis.pdf
  • Farabee, Mike Ph.D. "De moderne kijk op evolutie." Estrella Mountain Community College. http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookEVOLII.html
  • Fergus, Karel. "Kleine schedel, enorme controverse." Penn State University. 23 april, 2007. http://www.rps.psu.edu/indepth/hobbit1.html
  • Ferguson, Michaël. "Evolutionaire knelpunten en assortatieve paring bij mensen." De Polymath. http://www.dubage.com/API/ThePolymath/1.1/ThePolymath0701ebam.html
  • Gould, Stephen Jay en Eldredge, Niels. "Onderbroken evenwicht wordt volwassen." Natuur. 18 november 1993. http://dba.fc.ul.pt/evo/textos/gould_eldredge_1993.pdf
  • waterkoker, Juliana. "Butterfly ontgrendelt evolutiegeheim." BBC 24 juli 2005. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4708459.stm
  • Milius, Suzan. "Kunnen leguanen 200 mijl op vlotten rijden? - Leguanen gevonden op Anguilla zijn mogelijk aangespoeld op orkaanafval van Guadeloupe." Wetenschap nieuws. 24 oktober 1998. http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_n17_v154/ai_21260732
  • morgen, Betty Hearn en Ragsdale, A. Katleen. "Vroege reactie op orkaan Marilyn op de Amerikaanse Maagdeneilanden." Internationale Universiteit van Florida. 11 juni 1996. http://www.colorado.edu/hazards/research/qr/qr82.html
  • Ridley, Markering. "Perifere isolatie." Evolutie. http://www.blackwellpublishing.com/ridley/a-z/Peripheral_isolation.asp
  • Tyson, Pieter. "Waarom fokken eilanden reuzen (en soms dwergen)?" Nieuw. November 2000. http://www.pbs.org/wgbh/nova/eden/giants.html
  • "Bewijs voor soortvorming." Evolutie begrijpen. http://evolution.berkeley.edu/evolubrary/article//evo_45
  • "Evolutie." IJsberen Internationaal. http://www.polarbearsinternational.org/polar-bears-in-depth/evolution/
  • "Hoe beïnvloedt isolatie de evolutietheorie." Alles over wetenschap. http://www.allaboutscience.org/how-does-isolation- affect-the-theory-of-evolution-faq.htm
  • "Modellen van soortvorming." Bruine Universiteit. http://biomed.brown.edu/Courses/BIO48/21.Models.HTML
  • "Fyletische geleidelijkheid." Uitgeverij Blackwell. http://www.blackwellpublishing.com/ridley/a-z/Phyletic_gradualism.asp

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is de Marshmallow-test en kunnen dieren deze doorstaan?
  2. Hoe lepra werkt
  3. Hoe moleculaire scharen ziekten kunnen oplossen en DNA kunnen bewerken
  4. Wat is het Geluksproject?
  5. Hoe de Galapagos-eilanden werken
  6. 10 oudst bekende ziekten
  7. Wat zijn purines en pyrimidines?
  8. 3 Eigenschappen van een cel
  9. Hoe verschilt gisting van cellulaire ademhaling?

Wetenschap