PROMIENIOWANIE ADAPTACYJNE: PROCES, RODZAJE I PRZYKŁADY - BIOLOGIA

Radiacja adaptacyjna jest to zjawisko polegające na ewolucyjnego różnicowania zestaw gatunków, które prowadzi do pojawienia się, na „szybkim” adaptacji do różnych nisz ekologicznych, nowych form z tych samych gatunków rodowych.

Koncepcja promieniowania adaptacyjnego została zaproponowana przez Charlesa Darwina, XIX-wiecznego angielskiego przyrodnika, po wyprawie na Wyspy Galapagos, gdzie szczegółowo obserwował kilka gatunków zięb wyspowych, potomków przodków kontynentalnych, które miały różne modyfikacje w dziobach. .

Adaptacyjne promieniowanie zięby (źródło: Jackie Malvin za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Odkrycie tych zięb stanowiło dla Darwina główny dowód zoologiczny na poparcie jego teorii „pochodzenia z modyfikacją”, ponieważ różne formy dziobów, które obserwował, wszystkie pochodzące z tej samej linii przodków, wydawały się być przystosowane do wykorzystywania różnych zasobów tego samego nisza troficzna, „partycjonując” ją.

Stwierdzono, że główne przyczyny promieniowania adaptacyjnego mają związek z przerwaniem przepływu genów między osobnikami tego samego gatunku (izolacja geograficzna), z wyraźnymi zmianami środowiskowymi oraz z brakiem drapieżników lub negatywnymi presjami selekcyjnymi.

W tym sensie jest faktem z historii naturalnej, że wydarzenia masowego wymierania doprowadziły do imponującego promieniowania adaptacyjnego wielu grup istot żywych, ponieważ brak organizmów daje gatunkom, które przeżyły, możliwości kolonizacji pustych nisz i przechodzenia przez procesy. radiacja adaptacyjna.

Proces promieniowania adaptacyjnego

Jak wyjaśniono, promieniowanie adaptacyjne to pojawienie się nowych ekologicznie różnych gatunków ze wspólnej linii przodków.

Zdarzenia te z konieczności zachodzą w procesie specjacji, który zgodnie z biologiczną koncepcją gatunku pociąga za sobą przerwanie przepływu genów (izolacja reprodukcyjna) pomiędzy „zmodyfikowanym” potomstwem a ich bezpośrednim przodkiem.

Wielu autorów opowiada się za koncepcją, że promieniowanie adaptacyjne jest rodzajem „przedłużenia” procesu specjacji, ale jest ono napędzane czynnikami ekologicznymi i podlega dość szczególnym warunkom początkowym.

Zwykle izolacja geograficzna jest jednym z głównych czynników wpływających na promieniowanie adaptacyjne, ponieważ izolujące się populacje są „zmuszane” do adaptacji, aby wykorzystać nowe nisze ekologiczne lub nieobecność starych drapieżników.

Jednym z przykładów, który najlepiej ilustruje, jak zachodzi proces adaptacyjnego promieniowania, jest kolonizacja wysp, szczytów niektórych gór i młodych (lub dziewiczych) jezior przez gatunki z innych źródeł.

Wyspy geograficzne mogą być produktem różnych zjawisk geologicznych, ale można je również uznać za wyspy ekologiczne, ponieważ izolacja osobników od populacji ze względu na różnice behawioralne lub środowiskowe stanowi również barierę dla przepływu genów, co prowadzi do specjacji.

Jak promieniowanie adaptacyjne zachodzi na wyspie?

Jeśli weźmiemy pod uwagę geograficzną wyspę, która niedawno się ukształtowała (mówiąc geologicznie), możemy sobie wyobrazić, że będzie ona początkowo „naga” lub pozbawiona jakichkolwiek żywych istot.

Ta wyspa stanowi zatem niezwykłą ekologiczną okazję do kolonizacji lub zasiedlenia dowolnego gatunku z lądu (kontynentalnego) lub nie, które mogą skorzystać z zasobów ekologicznych, które oferuje ta wyspa.

Gatunkiem kolonizującym mogą być bakterie, grzyby, glony, rośliny lądowe, zwierzęta itp., Które zasiedlając „nową” wyspę mogą zaadaptować lub wyspecjalizować niektóre jej cechy do eksploatacji troficznej, np. Nowej niszy. prawdopodobnie bardzo różni się od niszy, z której wyszli.

Wcześniej czy później, w skali ewolucyjnej, różnice w cechach, które zostały ustalone, będą oznaczać barierę reprodukcyjną, która będzie utrudniać przepływ genów między osobnikami kolonizującymi a „osobnikami przodków” z kontynentu, z którego się zróżnicowali.

Dywersyfikacja adaptacyjna a promieniowanie adaptacyjne

Należy zauważyć, że współczesna definicja promieniowania adaptacyjnego ma dwie główne cechy:

- Promieniowanie adaptacyjne to nie to samo, co dywersyfikacja przez adaptację (przez dobór naturalny) w ramach tego samego gatunku

- Adaptacja powoduje promieniowanie adaptacyjne

Te dwa zdania oznaczają, że bez specjacji nie można mówić o promieniowaniu adaptacyjnym, tak jak nie można mówić o specjacji bez promieniowania adaptacyjnego (nie chodzi tylko o małe zmiany indywidualne jako adaptacyjną reakcję na nowy stan środowiska).

Rodzaje

Zdaniem niektórych autorów adaptacyjne zdarzenia radiacyjne można „podzielić” na trzy typy, w zależności od bodźca wyzwalającego proces. Zatem promieniowanie adaptacyjne może wystąpić w wyniku zmian środowiskowych, ogólnej adaptacji lub powstania archipelagu.

Jeśli chodzi o promieniowanie adaptacyjne wywołane zmianami środowiskowymi, dzieje się tak z powodu presji selekcyjnej, która zmusza gatunki do przystosowania się do środowiska, które znacznie się zmieniło, aby przetrwać.

Promieniowanie zachodzi zatem w taki sposób, że nowe gatunki, które utworzą się, będą robić to, aby skolonizować nowe nisze ekologiczne, które powstają w wyniku wspomnianych zmian środowiskowych.

Promieniowania adaptacyjne, które powstają w wyniku ogólnych adaptacji, robią to dzięki pojawieniu się lub rozwinięciu nowych zdolności osobników tego samego gatunku, co pozwala im na zasiedlenie nowych nisz ekologicznych.

Powstawanie lub istnienie archipelagów, wysokich wzniesień górskich lub wysp oceanicznych stanowi jedną z głównych przyczyn promieniowania adaptacyjnego, ponieważ miejsca te mogą być kolonizowane przez nowe gatunki, które muszą szybko przystosować się do tych miejsc, ewolucyjnie odbiegając od swoich bezpośrednich przodków.

Przykłady promieniowania adaptacyjnego

- Zwierząt

Zięby (ptaki)

Darwin dał społeczności naukowej najlepszy przykład, jaki mógł uzyskać, aby zademonstrować adaptacyjne promieniowanie u zwierząt: przypadek zięb na Wyspach Galapagos.

Zięby to rodzaj ptaków żywiących się nasionami i należący do rodzaju Geospiza. Uważa się, że ptaki te niedawno oddzieliły się od siebie, gdzie izolacja reprodukcyjna miała miejsce z powodu dywergencji ekologicznej, częściowo związanej z adaptacją do różnych rodzajów nasion.

Galápagos finches (źródło: Robert Taylor Pritchett via Wikimedia Commons)

U ptaków różnice w kształcie i wielkości ciała, a także niektóre cechy śpiewu związane z morfologią mogą prowadzić do izolacji przedrodzeniowej, która stopniowo obejmuje proces specjacji.

Pielęgnice (ryby)

Innym klasycznym przykładem promieniowania adaptacyjnego są pielęgnice należące do rodziny Cichlidae słodkowodnych ryb tropikalnych.

Gatunki z tej rodziny pochodzą od gatunku żywiącego się algami i miękkimi osadami, ale różne gatunki różniły się w różnych miejscach.

Filogeneza ryb pielęgnic (Źródło: rysunek oryginalnyː Joana I.Meier, David A.Marques, Salome Mwaiko, Catherine E. Wagner, Laurent Excoffier & Ole Seehausen Editing by Dennis Pietras, Buffalo, NY USA via Wikimedia Commons)

W jeziorze znanym jako Barombi Mbo w wyniku adaptacyjnego procesu promieniowania powstało 11 różnych gatunków, wśród których są drapieżne gatunki innych ryb i owadów, gatunki żywiące się jajami, gatunki filtrujące i inne, które żywią się jak gąbki.

Promieniowanie adaptacyjne wystąpiło również w innym jeziorze Malawi, być może najbardziej znaczącym wśród pielęgnic, gdzie znajdują się ryby żywiące się pasożytami zewnętrznymi innych ryb oraz ryby, które odrywają kawałki skóry innych ryb. Zidentyfikowano również pielęgnice, które żywią się łuskami, jajami innych ryb i ich larwami itp.

Adaptacyjne promieniowanie tych ryb wynikało nie tylko z eksploatacji nowych nisz troficznych (pokarmu), ale także z pewnych zachowań i wzorców siedliskowych, które opisywali różni autorzy.

- Rośliny

Przykładem promieniowania adaptacyjnego są rośliny naczyniowe i kolonizacja środowisk lądowych. Rośliny naczyniowe bezpestkowe pojawiły się po raz pierwszy w zapisie kopalnym syluru, ale stały się bardziej zróżnicowane w okresie karbonu.

Nagłe napromieniowanie adaptacyjne roślin okrytozalążkowych (roślin kwitnących) nastąpiło w okresie jurajskim, kiedy uważa się, że powstały one z paproci z nasionami. Jego złożoność wzrosła jednak dopiero około 100 milionów lat temu.

Podczas dywersyfikacji roślin okrytozalążkowych, czyli ich promieniowania adaptacyjnego, wystąpiły co najmniej trzy przemiany: najpierw pojawienie się owocolistka, następnie pojawienie się podwójnego zapłodnienia, a na końcu pojawienie się kwiatów, jakie znamy w teraźniejszość.

Bibliografia

Gallardo, M H. (2011). Ewolucja: bieg życia (nr 575 G 162).
Gavrilets, S. i Losos, JB (2009). Promieniowanie adaptacyjne: teoria kontrastująca z danymi. Science, 323 (5915), 732-737.
Gavrilets, S. i Vose, A. (2005). Dynamiczne wzorce promieniowania adaptacyjnego. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102 (50), 18040-18045.
Glor, RE (2010). Spostrzeżenia filogenetyczne na temat promieniowania adaptacyjnego. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 41, 251-270.
Rundell, RJ i Price, TD (2009). Promieniowanie adaptacyjne, promieniowanie nieadaptacyjne, specjacja ekologiczna i specjacja nieekologiczna. Trends in Ecology & Evolution, 24 (7), 394-399.
Solomon, EP, Berg, LR i Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
Stroud, JT i Losos, JB (2016). Ekologiczna szansa i adaptacyjne promieniowanie. Roczny przegląd ekologii, ewolucji i systematyki, 47.
Turner, GF (2007). Adaptacyjne promieniowanie pielęgnic. Current Biology, 17 (19), R827-R831.

PROMIENIOWANIE ADAPTACYJNE: PROCES, RODZAJE I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026