Science >> Wetenschap >  >> Biologie

Hoe kunnen twee ogenschijnlijk niet-verwante soorten die geïsoleerd van elkaar leven, evolueren naar identieke vormen?

Vliegende eekhoorns zijn geëvolueerd uit een primitief knaagdier. Ze delen dezelfde basiskenmerken met de vliegende falanger. Norbert Wu/Science Faction/Getty Images

Ongeveer 60 miljoen jaar geleden raakte Australië volledig gescheiden van de andere continenten door de beweging van tektonische platen. Als gevolg hiervan volgden levensvormen in Australië hun eigen evolutionaire patronen, waarbij ze zich gedurende vele miljoenen jaren weinig tot geen vermenging met soorten van buitenaf vertoonden. Ten tijde van de scheiding leefde in Australië dezelfde soort als in andere delen van de wereld, maar gedurende vele generaties evolueerden de gescheiden populaties anders. Ze leefden op verschillende plaatsen, met verschillende klimaten, verschillende roofdieren en nog veel meer verschillende omstandigheden.

Terwijl deze soorten in verschillende richtingen evolueerden, kwamen er enkele interessante variaties naar voren tussen de geïsoleerde Australische soorten en de soorten die zich in de rest van de wereld ontwikkelden. Kangoeroes zien er bijvoorbeeld anders uit en functioneren anders dan vrijwel alles wat je buiten Australië kunt vinden. Maar nog verrassender voor biologen is dat sommige soorten die zo ver uit elkaar lagen in de evolutionaire levensboom dat ze als slechts in de verte verwant konden worden beschouwd, er bijna precies hetzelfde uit leken te zien.

Ten tijde van de scheiding leefde er bijvoorbeeld zowel in als buiten Australië een primitief knaagdier. In Australië evolueerde een tak van de afstammelingen van dit knaagdier tot boombewonende wezens met huidflappen die zich uitstrekten tussen hun voor- en achterpoten, waardoor ze op luchtstromen tussen bomen konden glijden. Ze staan ​​bekend als vliegende falangers. In de rest van de wereld evolueerde het primitieve knaagdier tot een totaal aparte groep van in bomen levende wezens met glijdende flappen:de vliegende eekhoorns.

Hoe kon dit gebeuren? Was het potentieel om zweefkleppen te ontwikkelen al aanwezig bij dat primitieve knaagdier, waardoor het onvermijdelijk werd dat zo’n dier uiteindelijk zou evolueren? Of zorgde de druk van beide omgevingen ervoor dat de natuurlijke selectie de knaagdieren in een glijdende vorm duwde? En hoe zit het met soorten die in het begin nooit verwant waren, maar toch evolueerden naar verrassend vergelijkbare vormen?

Inhoud
  1. De omgeving bepaalt de soort
  2. De rol van genetica in parallelle evolutie

De omgeving vormt de soort

De ecologische niche van een ijsbeer bevindt zich aan de top van de voedselketen in het besneeuwde Noordpoolgebied. Jeff Foott/Discovery Channel Images/Getty Images

De situatie die wordt beschreven met vliegende eekhoorns staat bekend als parallelle evolutie . Het komt voor wanneer twee verwante soorten zich van elkaar splitsen, op verschillende plaatsen en onder verschillende omstandigheden evolueren, maar uiteindelijk veel van dezelfde eigenschappen ontwikkelen. Wanneer twee verschillende soorten veel eigenschappen gemeen hebben, wordt dit morfologische gelijkenis genoemd . Wanneer twee volledig niet-verwante soorten morfologische gelijkenis ontwikkelen, staat dit bekend als convergente evolutie . Het is soms onmogelijk om te beslissen welk type het is, omdat we geen volledige kennis hebben van het evolutionaire record. We kunnen op geen enkele manier weten hoe nauw twee soorten miljoenen jaren geleden verwant waren.

De eenvoudige reden voor het plaatsvinden van parallelle evolutie is dat vergelijkbare omgevingen en vergelijkbare populatiedruk er inderdaad toe leiden dat verschillende soorten vergelijkbare eigenschappen ontwikkelen. Een succesvolle eigenschap op de ene plek zal op een andere plek succesvol zijn. Maar dat vertelt niet echt het hele verhaal. Er zijn tenslotte miljoenen soorten op aarde, en veel daarvan lijken in niets op elkaar. Waarom vertonen slechts sommige soorten een parallelle of convergente evolutie?

Het heeft te maken met de manier waarop natuurlijke selectie werkt. Een soort kan van de ene generatie op de andere veranderen vanwege mutaties in de genetische code of recombinatie van genetische informatie door seksuele voortplanting. Deze genetische veranderingen verschijnen als nieuwe of gewijzigde eigenschappen. Een mutatie kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat de vacht van een beer een veel lichtere kleur krijgt. Eigenschappen die het organisme een grotere kans geven om lang genoeg te overleven om zich voort te planten, zullen eerder worden doorgegeven aan toekomstige generaties, terwijl minder succesvolle eigenschappen niet zo vaak zullen worden doorgegeven. Dus in de loop van de tijd verschuift het gemiddelde van de eigenschappen van een populatie van organismen; de meest gunstige eigenschappen verschijnen met een veel grotere frequentie.

Uiteindelijk maken deze verzamelde gunstige eigenschappen een organisme zeer geschikt om in een bepaalde omgeving te functioneren. Dit is de ecologische niche van de soort . De dieren hebben zich aangepast om succesvol binnen die niche te leven, maar zouden het daarbuiten waarschijnlijk slecht doen. De niche van een ijsbeer bevindt zich aan de top van de voedselketen in het koude, besneeuwde klimaat van het noordpoolgebied. Een ijsbeer die als grazer in de Afrikaanse savanne probeerde te leven, zou het niet goed doen.

De organismen die het meest waarschijnlijk een parallelle of convergente evolutie vertonen, zijn de organismen die vergelijkbare ecologische niches bezetten. De savanne van Afrika en de vlakten van Noord-Amerika zijn vergelijkbare omgevingen:enigszins dor, vlak en bedekt met grassen. Op beide plaatsen bestaat dezelfde niche:grote plantenetende zoogdieren die in kuddes leven en op het gras grazen. Wildebeesten en Noord-Amerikaans vee evolueerden ver van elkaar, maar ze hebben een ongelooflijke morfologische gelijkenis. Geen van beide soorten evolueerde tot ijsberen – dat zou niet logisch zijn. Natuurlijke selectie versterkte de eigenschappen die deze soorten succesvol maakten binnen hun niche. Omdat de nis hetzelfde was, is het geen grote verrassing dat de soort er hetzelfde uitziet.

Sommige convergente evolutie is niet afhankelijk van ecologische niches, omdat de eigenschappen zeer voordelig zijn voor een breed scala aan organismen. Alle carnivoren, ongeacht waar ze wonen, hebben scherpe tanden ontwikkeld. Vogels, vleermuizen en veel insecten hebben het vermogen om te vliegen ontwikkeld. Ze vliegen allemaal op verschillende manieren en om verschillende redenen, maar vliegen is zo nuttig dat het overal opduikt.

Parallelle evolutie is vrij gebruikelijk op morfologisch niveau, maar welke rol speelt het onderliggende genetische proces? Laten we het uitzoeken.

De rol van genetica in parallelle evolutie

Kwallen hebben een radiaal lichaamsplan, maar hun genen bevatten code voor een bilateraal lichaamsplan. Jeff Rotman/De Beeldbank/Getty Images

Er zijn twee dingen die we moeten overwegen over de rol van genetica in parallelle evolutie.

De eerste is dat de genetische code voor een bepaalde soort de potentie kan bevatten voor veel complexe structuren die niet daadwerkelijk in dat organisme tot uiting komen. Stel je voor dat een bouwploeg een huis bouwt. De blauwdruk kan de instructies bevatten om een ​​aanbouw aan de achterkant van het huis te bouwen, maar tenzij de architect de bemanning vertelt dat deel te bouwen, zullen ze alleen het basishuis bouwen, zonder de aanbouw. Ons genetische equivalent van de architect zou een andere mutatie zijn die het deel van het DNA activeert dat nodig is om een ​​eigenschap daadwerkelijk tot uitdrukking te brengen.

Kwallen en anemonen zijn dieren met een radiaal lichaamsplan:ze hebben geen linker- of rechterkant. Er is echter gevonden dat hun genetische code een marker bevat voor een bilateraal lichaamsplan [bron:Ars Technica]. Om de een of andere reden komt dit niet tot uiting bij leden van de kwallenfamilie.

Waarom is dit belangrijk voor parallelle evolutie? Het laat zien dat zeer primitieve organismen over de genetische hulpmiddelen kunnen beschikken om grotere complexiteit te creëren. Naarmate het organisme evolueert, kunnen ver van elkaar verwijderde soorten vergelijkbare eigenschappen ontwikkelen, omdat het potentieel voor die eigenschappen er al vanaf het begin was.

Het tweede ding om te overwegen is het experimentele bewijs. Onlangs zijn biologen verder gegaan dan de morfologie in hun onderzoek naar parallelle evolutie. Ze hebben bewijs gevonden dat in ten minste enkele gevallen morfologische overeenkomsten gepaard gingen met genetische overeenkomsten. De chemische interacties van eiwitten en aminozuren die de morfologische veranderingen veroorzaken, waren ook hetzelfde bij twee soorten die al miljoenen jaren van elkaar geïsoleerd waren [bron:ScienceDaily].

Als je meer wilt weten over evolutie, natuurlijke selectie en dieren, probeer dan de volgende pagina.

Meer convergenties

De thylacine, ook bekend als de Tasmaanse wolf, wordt vaak gebruikt als een goed voorbeeld van convergente evolutie. De thylacine is nu uitgestorven en bezet dezelfde ecologische niche als roofdieren in andere delen van de wereld. Ondanks dat ze vrijwel geen evolutionaire relatie hebben, hebben thylacines en grijze wolven een zeer vergelijkbare morfologie, zijn ze ongeveer even groot en delen ze veel kenmerken.

U kunt waarschijnlijk direct buiten uw raam een ​​voorbeeld van convergente evolutie zien. Er zijn tienduizenden soorten planten, waarvan er vele niets met elkaar te maken hebben. Toch hebben plantensoorten over de hele wereld bladeren ontwikkeld. Hoewel bladeren in vele soorten en maten voorkomen, herkennen we allemaal een blad als we er een zien, omdat ze allemaal zo op elkaar lijken. Er zijn zeker gevallen van uiteenlopende bladevolutie (dennennaalden bijvoorbeeld), wat het alleen maar fascinerender maakt dat zoveel soorten bladeren hebben ontwikkeld die er hetzelfde uitzien.

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Boot die Steinbeck naar de Zee van Cortez bracht wordt gerestaureerd
  2. Biologische experimenten op de gisting van gist
  3. De landbouwrevolutie in Marokko:droogte trotseren met wetenschap
  4. De adelaars scouten:het bewijs dat het beschermen van nesten de voortplanting bevordert
  5. Cladistics: Definitie, methode en voorbeelden
  6. Hoe een DNA-monster wordt verzameld en voorbereid voor onderzoek
  7. Onderzoekers ontdekken verschillende levenscyclusfasen van de ectosymbiotische DPANN-archaeon Nanobdella aerobiophila
  8. Nieuw algoritme lost eeuwenoud probleem op voor koraalrifwetenschappers
  9. Op weg naar pesticidebewaking

Wetenschap