ინფორმაცია

ევოლუცია: როგორ შეიძლება განვითარდეს ყველა სასარგებლო თვისება ერთდროულად?

ევოლუცია: როგორ შეიძლება განვითარდეს ყველა სასარგებლო თვისება ერთდროულად?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

მე მაქვს ძირითადი შეკითხვა ევოლუციის შესახებ, რომელზეც პასუხი ვერასდროს ვიპოვე. მე მესმის, როგორ მუშაობს ევოლუცია, თუ ერთ კონკრეტულ ორგანოზე ან თვისებაზე გავამახვილებთ ყურადღებას. ყოველ თაობასთან ერთად, ზოგიერთი ორგანიზმი უფრო მეტად გამრავლდება, ამიტომ ის თვისება, რომელიც წარმატებამდე მიგვიყვანს, ხშირდება. ჩემი პრობლემა არის იმის გაგება, თუ როგორ შეიძლება განვითარდეს ყველა თვისება ერთდროულად.

ჩვენს წინაპრებს რომ გადავხედოთ, ჩვენ განვავითარეთ სხვადასხვა სახის ადაპტაცია (დაუკავშირებელ სფეროებში, როგორიცაა მხედველობა, თირკმელების ეფექტურობა ან მტაცებლების ჯანსაღი შიში, გარკვეული საკვები ნივთიერებების მონელება, დაბალანსებული სიარული და ა.შ.). ბუნებრივ გადარჩევას შეუძლია იმუშაოს მხოლოდ იქ, რაც არსებობს, ამიტომ მუტაციები მნიშვნელოვანია. მაგრამ თუ მუტაციები იშვიათია, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ორგანიზმების მრავალი (ათასობით) თვისება გაუმჯობესდეს ერთ თაობაში. თქვენ უნდა გაგიმართლოთ, რომ შემთხვევით გააუმჯობესოთ მასზე პასუხისმგებელი ყველა გენი.

ასე რომ, თუ ისევ ჩვენს წინაპრებს გადავხედავთ, ისინი მხოლოდ ერთ ან რამდენიმე თვისებას აუმჯობესებდნენ თითოეულ თაობაში? ამ შემთხვევაში ჩვენ დაგვჭირდება ასობით თაობა, სანამ გარკვეულწილად გავაუმჯობესებთ თითოეულ "ფრონტზე". იმ დროისთვის, სხვა თვისებები შეიძლება "დაბრუნდნენ" უკან არც ისე ხელსაყრელ ვერსიაზე. (ეს იყო ვარაუდი, რომ თითოეული თაობა უმჯობესდება შემთხვევითი მახასიათებლის მიხედვით, განსხვავებით თაობების გრძელი თანმიმდევრობისგან, რომლებიც თითოეული უმჯობესდება იმავეზე). ან ყოველთვის არსებობდნენ სუპერ იღბლიანი ორგანიზმები, რომლებიც შემთხვევით აუმჯობესებდნენ თითქმის ყველა სხვადასხვა მახასიათებელს? მაგრამ მხოლოდ ამ სუპერ იღბლიანების ყოლა საკმარისი არ არის. კარგი თვისებები არ იძლევა წარმატების გარანტიას, უბრალოდ გააუმჯობესეთ შანსები. ასე რომ, ჩვენ გვჭირდება ბევრი ძალიან იღბლიანი ადამიანი თითოეულ თაობაში.

ვინმემ გამოთვალა ან სიმულაცია მოახდინა, როგორ შეიძლება მოხდეს მრავალი განსხვავებული თვისების ადაპტაცია ერთდროულად?


ვინმემ გამოთვალა ან სიმულაცია მოახდინა, თუ როგორ შეიძლება მოხდეს მრავალი განსხვავებული თვისების ადაპტაცია ერთდროულად?

ბევრი კვლევაა ამ თემაზე, მაგრამ ბოლომდე ვერ გავიგე რა არის შენი პრობლემა. ასე რომ, მე შევეცდები რამდენიმე სიტყვა გამოვთქვა იმ იმედით, რომ ეს ცოტათი დაგვეხმარება, მაგრამ შესაძლებელია, რომ სრულიად გამომრჩეს ის აზრი, რომლის განხილვაც გსურთ.

მუტაციის მაჩვენებელი ადამიანებში არის დაახლოებით $1,25 cdot 10^{-8}$ თითო ბაზის წყვილზე თითო ინდივიდზე თაობაში. ადამიანის გენომი შეიცავს დაახლოებით 3400 Mpb, რაც იმას ნიშნავს, რომ თქვენ ალბათ ატარებთ $1.25 cdot 10^{-8} * 3.4*10^9 = 42.5$ მუტაციებს, რომლებიც არცერთ თქვენს მშობელს არ ჰქონია გენომში. ახლა თუ გავითვალისწინებთ პოპულაციის ზომას, ნახავთ, რომ მუტაციების საკმაოდ დიდი რაოდენობა ხდება ყოველ თაობაში ადამიანის პოპულაციაში. ასე რომ, მუტაციები არც ისე იშვიათია! შეიძლება უსამართლო იყოს ადამიანის მაგალითის აღება, თუმცა ადამიანის პოპულაციის ზომა ძალიან დიდია. ყოველ შემთხვევაში, მუტაციების დიდი უმრავლესობა მავნეა. შედეგად, თქვენ მართალი ხართ, ალბათ არც თუ ისე ბევრი სასარგებლო მუტაცია მოხდება მოცემულ პოპულაციაში ერთ მოცემულ თაობაში და განსაკუთრებით არა ერთსა და იმავე ინდივიდში (გარდა იმისა, თუ ფიქრობთ ვირუსებზე!).

ახლა, იმის მიხედვით, თუ რამდენად სასარგებლოა მუტაცია, რომელსაც განიხილავთ (შერჩევის კოეფიციენტი), მისი დომინირებიდან გამომდინარე, პოპულაციის (ეფექტური) ზომის მიხედვით, თქვენს ახალ მუტაციებს შეიძლება დასჭირდეს საკმაოდ ცოტა თაობა პოპულაციაში ფიქსაციის მიღწევამდე. ამ დროს შესაძლოა სხვა მუტაციები მოხდეს. და შემდეგ, კითხვა ძალიან საინტერესოა. წარმოიდგინეთ ასექსუალური ინდივიდების პოპულაცია, სადაც არსებობს ორი სასარგებლო მუტაცია (ორ განსხვავებულ ლოკზე [=პოზიცია ქრომოსომაზე]). იმის გამო, რომ არ არსებობს რეკომბინაცია (რაც არის ასექსუალური პოპულაცია) არასოდეს ეს ორი მუტაცია არ იქნება ნაპოვნი ერთსა და იმავე ინდივიდებში და შედეგად, თუ ერთი მუტაცია ფიქსაციას მიაღწევს, ეს აუცილებლად ნიშნავს, რომ მეორე მუტაცია გაქრებოდა. სექსუალურ პოპულაციაში სხვაგვარადაა. რეკომბინაცია იძლევა საშუალებას, რომ ორი მუტაცია, როგორც კი ისინი მიაღწევენ საკმარის სიხშირეს, შესაძლოა აღმოჩნდეს ერთსა და იმავე ორგანიზმში და შესაბამისად, ორმა მუტაციამ შეიძლება მიაღწიოს ფიქსაციას.

იმედია ცოტათი დაეხმარა


ვფიქრობ, მთავარი პრობლემა, რომელიც თქვენ გაქვთ, არის ამ პუნქტში:

მაგრამ თუ მუტაციები იშვიათია, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ორგანიზმების მრავალი (ათასობით) თვისება გაუმჯობესდეს ერთ თაობაში. თქვენ უნდა გაგიმართლოთ, რომ შემთხვევით გააუმჯობესოთ მასზე პასუხისმგებელი ყველა გენი.

არსებობს ორი ძირითადი მცდარი წარმოდგენა:

  1. მუტაციები არის არა იშვიათი. ისინი რეალურად ძალიან გავრცელებულია. თქვენი სხეულის ერთ-ერთ უჯრედს, ალბათ, ახლახან განუვითარდა, როცა ამ პასუხს კითხულობდით.

  2. მართლაც ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ათასობით ქონება "გაუმჯობესდეს" ერთ თაობაში. ევოლუცია ასე არ მუშაობს. თქვენ უნდა გახსოვდეთ ეს სახეობა განვითარება და არა ინდივიდები. ასე რომ, თქვით, რომ მე შერჩეული ვარ იმიტომ, რომ უფრო სწრაფად დავრბივარ და ჩემი მეწყვილე შერჩეული იქნა იმიტომ, რომ ის უფრო ჭკვიანია, ჩვენი შვილი შეიძლება შეიცავდეს ორივე მახასიათებელს. ახლა გადაიტანეთ ეს სახეობის ყველა ინდივიდისთვის და დაამატეთ რამდენიმე მილიონი წელი და მიიღებთ შერჩეულ ინტელექტს და სიჩქარეს.

და ბოლოს, იღბალს ძალიან ცოტა აქვს საერთო. ჩვენ ვსაუბრობთ ძალიან ნელ პროცესზე, რომელიც მუშაობს მილიონობით წლის განმავლობაში. ევოლუცია არ ხდება ცალკეული თაობების განმავლობაში, შესაძლოა მუტაციები განაპირობებს მას, მაგრამ არა ევოლუციური პროცესი, რომლითაც ეს მუტაციები მთლიანად პოპულაციის გენომში შედის.


ძირითადი იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ მუტაციები, რომლებიც აუმჯობესებენ სხვადასხვა მახასიათებლებს, შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა ინდივიდში, შემდეგ კი მათი გაერთიანება რეკომბინაციით. ასე რომ, რეკომბინაციის სიხშირე უხეშად ადგენს მაქსიმალურ სიჩქარეს, რომლითაც მოსახლეობას შეუძლია კარგი მუტაციების შეძენა. მე და ნიკ ბარტონმა ეს გამოვთვალეთ და აღმოვაჩინეთ, რომ პოპულაციას შეუძლია მოიპოვოს დაახლოებით ერთი კარგი მუტაცია თითო ქრომოსომაზე თითო თაობაში: http://www.plosgenetics.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pgen.1002740#pgen -1002740-g008


ამ გვერდს აქვს ორი ნაწილი: ფრინველების ევოლუციის ფონური განხილვა, რასაც მოჰყვება კლასიფიკაციის ჯგუფები და ამჟამინდელი ფრინველების ფოტოგრაფიული მაგალითები.

ჩიტის ევოლუცია

ფრინველები ქმნიან მონოფილეტურ კლასს, ეივსს, თერაპოდ დინოზავრების ერთადერთ თანამედროვე შთამომავლებს. გვიანი მეზოზოური პერიოდიდან, არსებობს მტკიცებულება ავესების სულ მცირე რვა ქვეკლასისთვის. მხოლოდ ერთი ასეთი ქვეკლასი გადარჩა კენოზოურში: ნეორნიტები, თანამედროვე ფრინველები. ეს ქვეკლასი გაფართოვდა და შეავსო თითქმის ყველა ნიშა, რომლითაც გამოიყენებოდა წინა რვა ქვეკლასი, მათ შორის ხეები, მყვინთავები, მფრინავი მიწის ფრინველები. სავარაუდოდ, არსებობს ნეორინთესა და გადაშენებულ ავესის ქვეკლასებს შორის თანაევოლუციის რამდენიმე მაგალითი.

თანამედროვე ფრინველები ადაპტირებულია ფრენისთვის, ჰომოიოთერმული, ხორცისმჭამელი, ბუმბულიანი, უკბილო წვერით. შეიძლება ყოველთვის ასე არ იყო. დინოზავრები წარმოიშვნენ ქვეწარმავლებისგან, რომლებიც ავლენენ ცივსისხლიან თერმოფიზიოლოგიურ რეჟიმებს. დინოზავრის კვერცხების ბოლოდროინდელმა კვლევებმა აჩვენა, რომ მრავალი სახეობა დამარხეს ისევე, როგორც დღეს ნიანგის კვერცხები. დამარხული კვერცხები, რომლებიც არ არის განკუთვნილი ინკუბაციისთვის, მიდრეკილია მაღალი სიმკვრივის, არაფოროვანი ნაჭუჭებისკენ. მაგრამ ზოგიერთი თერაპოდის აღმოჩენილი კვერცხები ავლენს ფოროვან ნაჭუჭებს, რომლებიც სავარაუდოდ ინკუბირებული იყო, რაც აჩვენებს ჰიპოთეტურ გადასვლას ჰომოიოთერმიაზე Aves-ის განვითარების ხაზის გასწვრივ.

ეივსის ადრეული მაგალითები იყო დაკბილული, ისევე როგორც სხვა დინოზავრების ბიძაშვილები. არსებობს მტკიცებულება წვრილი ძვლის სტრუქტურიდან, რომ ეივსის ადრეული შემთხვევები შესაძლოა არ ყოფილიყო სრულად ჰომოოთერმული, თუმცა გაუგებარია, როგორ შეეძლო ცივსისხლიან დინოზავრს ფრენისთვის საჭირო მეტაბოლური ენერგიის გამომუშავება. სავარაუდოა, რომ ადრეული ფრენა შეიძლება მოიცავდეს არა ბევრად მეტს, ვიდრე ხტუნვასა და სრიალს, ასე რომ, ფრენის მხარდაჭერის სხვა ადაპტაციებს დრო ჰქონდათ განვითარებულიყო ფრენის სირთულის განვითარებასთან ერთად.

ბუმბული რეპტილიური ქერცლების ადაპტაციაა. მაგრამ პალეონტოლოგიური მტკიცებულება უარყოფს მოსაზრებას, რომ ბუმბული სპეციალურად ფრენით იყო მოტივირებული. თერაპოდის დინოზავრების ევოლუციის დასაწყისში ბუმბული გაჩნდა როგორც მფრინავ, ისე მიწაზე დაფუძნებულ სახეობებზე. ამრიგად, როგორც ჩანს, ბუმბულიანი თერაპოდების უფრო დიდი ჯგუფიდან წარმოიშვა არქეოპტერიქსი, როგორც ავესის წინაპარი. ის, რომ ბუმბულები ფრენისთვის იყო გამოსადეგი, საბოლოოდ, ეივსს მიწა დაეტოვებინა. მაგრამ ბუმბული სავარაუდოდ არსებობდა უფრო პრიმიტიული გამოყენებისთვის, რათა მომხდარიყო ეს ბედნიერი დამთხვევა. ბუმბული ასევე უზრუნველყოფს იზოლაციას და სექსუალური ჩვენების საშუალებას. ეს უკანასკნელი ფუნქცია შეიძლება ყოფილიყო ბუმბულის მთავარი მოტივაცია.

ადრეულმა ფრინველებმა გარკვეული უპირატესობა უნდა მიიღეს მათი აუცილებლად სუსტი ფრენის შესაძლებლობებით. თუ როგორ სწავლობდნენ თავიანთი ფრთების გამოყენებას, როგორ უნდა ყოფილიყო ეს პიონერებისთვის. ფრენა გაზრდიდა ჰაერში მწერების მტაცებლის დაჭერის, საფრთხისგან თავის დაღწევის, დაბრკოლებების გადალახვისა და მსხვერპლზე თავდასხმის შესაძლებლობას მოულოდნელი კუთხით. ეს უპირატესობები ანაზღაურებს დამატებით საფრთხეს და ენერგეტიკულ ხარჯებს, რომლებიც დაკავშირებულია ფრენასთან.

არსებობს ორი თეორია იმის შესახებ, თუ როგორ დაიწყო ფრენა: არბორალური და კურსორული. Arboreal მომხრეებს აქვთ ყველაზე ადრეული ფრინველები, რომლებიც იყენებდნენ კიდურებს ხეებზე და სხვა სიმაღლეებზე ასასვლელად, შემდეგ კი სრიალებენ ქვემოთ, როგორც ბევრი ცხოველი ჯერ კიდევ აკეთებს. კურსორიული მიმდევრები თვლიან, რომ ყველაზე ადრეული ფრინველები ორფეხა მორბენალი იყვნენ, რომლებიც იყენებდნენ ფრთებს სიჩქარის მოსაპოვებლად, ხოცვით და ხანმოკლე ჰაერში დარჩენისთვის. ორივე შეიძლება იყოს სწორი, მაგრამ არცერთი აბონემენტი არ იყენებს ფრთებს ან დანამატებს საჰაერო დისტანციის გასაზრდელად. ისინი რჩებიან წმინდა ტრაექტორიული პლანერები. უფრო სავარაუდო დასაწყისი მოიცავდა სტრატეგიას, რომელიც გამოიყენებდა ფრთებს დარტყმის მოძრაობით გარკვეული უპირატესობის მოსაპოვებლად. ასევე, ადრეული პერიოდიდან არსებობდა Aves ორდერები, რომლებიც შეიცავდნენ ფრინველებს, რომლებიც არ დაფრინავენ, მაგრამ აქვთ ფრთები. ეს კიდევ ერთხელ გვთავაზობს მიწაზე დაფუძნებულ სტრატეგიას ფრთების საწყისი გამოყენებისთვის.

ხმელეთზე დაფუძნებული ზეწინასწარმეტყველი გამოჩეკვების კვლევა აჩვენებს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მათი ფრთები ფრინველს ფრენის საშუალებას არ აძლევს, ისინი გამოიყენება ციცაბო ფერდობებზე ასასვლელად, სადაც ფრთების ძალა საჭიროა წევის შესანარჩუნებლად, რადგან ფერდობი 70 გრადუსს ან ციცაბოს აღწევს. დაუცველი ბრტყელი მიწიდან გადმოსვლა არის ამ ჩვილი ფრინველის გადარჩენის მთავარი დირექტივა და მათ პირველ დღესაც კი შეუძლიათ ასვლა ციცაბო, თუნდაც შებრუნებულ, ფრთების ძალის გამოყენებით ხანმოკლე პერიოდებით, რაც ახორციელებს დაღმავალ ძალას მათ 3-მდე ფეხით. მათი სხეულის წონაზე. ფრთების მოძრაობა სახმელეთო წევის წარმოქმნისას ფაქტობრივად 90 გრადუსით ბრუნავს ფრენის დროს. ეს, შესაძლოა, ფრინველთა კლასის ფრთების პირველყოფილი მოძრაობაა.

ენერგიის მაღალი მოხმარება არის ფრენის ღირებულება. მფრინავი ობიექტებისთვის, როგორიცაა ფრინველები და თვითმფრინავები, ფიზიკა კარნახობს U- ფორმის სიმძლავრის მრუდს, რომელიც გამოსახავს დახარჯულ ენერგიას ჰაერის სიჩქარით. ნელი სიჩქარით ჰაერში გადასაფრენად საჭირო ენერგია შედარებით მაღალია, შემდეგ მცირდება მინიმუმამდე ოპტიმალური ენერგიის სიჩქარით, შემდეგ ისევ იზრდება სიჩქარის მატებასთან ერთად. ევოლუციური ზეწოლა მფრინავ ცხოველებს ენერგიის მოხმარების ოპტიმიზაციას გამოიწვევს.

როგორც მოსალოდნელი იყო, ფრინველებს შეუძლიათ გააბრტყონ თავიანთი ენერგიის მრუდი, მათი ფორმის მორფირების გზით ფრენის ოპტიმიზაციისთვის, რითაც შეამცირონ ენერგიის გამომუშავება, რომელიც საჭიროა ჰაერში დასაფრენად და ასევე გააფართოვონ ენერგოეფექტური სიჩქარის დიაპაზონი. ასეთი მორფინგის ნაწილია ნეკნების უწყვეტი მოხრა სუნთქვის ოპტიმიზაციის მიზნით.

ფრინველის მახასიათებლების საბოლოო განხილვა კვლავ ფიზიკის საკითხია, სხეულის მასის გავლენა ფრენის შესაძლებლობებზე. დღეს ჩნდება სხეულის მაქსიმალური მასა, რომლისთვისაც შესაძლებელია ფრენა. Aves კლასის რამდენიმე ბრძანებას აქვს ფრენის ამ მაქსიმალური ზომის სახეობები, მაგრამ არ არსებობს უფრო დიდი მფრინავი არსების ამჟამინდელი ან წარსული მაგალითები.

ჰაერში გადასაფრენად ფრინველს შეუძლია გამოიყენოს თავისი ფეხები წინსვლის სიჩქარის გასაზრდელად და ერთდროულად გამოიყენოს ფრთები მოქნევის მოძრაობით, რათა კიდევ უფრო გაზარდოს წინსვლის სიჩქარე და უზრუნველყოს აწევა. პატარა ფრინველებს არ სჭირდებათ წინ გაშვებული კომპონენტი, რათა ჰაერში გახდნენ. მათ შეუძლიათ თავიანთი პატარა ფრთების გადაადგილება იმდენად სწრაფად, რომ ვერტიკალურად აფრინდნენ. მაგრამ უფრო დიდი ფრთების მქონე ფრინველებს არ შეუძლიათ თავიანთი ფრთების მასის გადაადგილება ისე სწრაფად, რომ აწიონ. ამრიგად, ისინი იყენებენ სირბილის დახმარებას. მაგრამ მასის გარკვეულ ზღვარზე, ფრინველის სხეული ვერ ახერხებს აწევისთვის საჭირო სამუშაოს შესრულებას. მათ არ შეუძლიათ საკმარისად სწრაფად სირბილი და დიდი ფრთების გადაადგილება საკმაოდ მაღალი სიხშირით.

ფრინველის ქცევაზე გავლენას ახდენს ზომა, რადგან სამყარო განსხვავდება დიდი და პატარა ფრინველებისგან. მცირე ზომის ფრინველები, ფრთების ძალით პირდაპირ ვერტიკალურად გადაადგილების უნარის გამო, ბინადრობენ ნამდვილ 3-განზომილებიან სივრცეში. მათი მანევრირება ანაზღაურებს ზომის ნაკლებობას მტაცებელ-მტაცებლის ბრძოლაში. მსხვილი ფრინველები უფრო მეტად გვგვანან, უფრო ბრტყელ სივრცეში ცხოვრობენ. მათი სივრცე მოიცავს როგორც მიწას, ასევე ცას, მაგრამ მათთვის ასევე მოულოდნელი, ზემოთ ვერტიკალური სვლები ფიზიკა აკრძალულია. ის, რომ პატარა ფრინველები დომინირებენ ავზის ამჟამინდელ სახეობებზე, ძირითადად ფიზიკის დამსახურებაა.

მიმდინარე ფრინველთა დაჯგუფებები

თანამედროვე ფრინველები შეადგენენ 10^4 სახეობას, რომლებიც იყოფა 30 რიგად (ბრძანებები ფართოვდება, რადგან დნმ აწესრიგებს ჯგუფებს შორის ურთიერთობებს). ყველა სახეობის 60% ბინადრობს ერთი რიგით, მჯდომარე ფრინველები (Passeriformes).

ფრინველები იყოფა ორ სუპერ წესრიგად. (ქვემოთ შეკვეთები ხასიათდება წარმომადგენლობითი სახეობებით).

სუპერორდერის პალეოგნათაები მოიცავს შემდეგ რიგებს, მათ შორის ჯირკვლებს ან დიდ უფრენ ფრინველებს:

  • Apterygiformes – კივი
  • Struthioniformes – სირაქლემას
  • Rheiformes – რეა
  • Casuariiformes – კაზუარი
  • Tinamiformes – თხემიანი ტინამო

სუპერ-ორდერი ნეოგნათაი მოიცავს დარჩენილ ორდენებს. ეს შეიძლება დაკავშირებული იყოს შემდეგი დაჯგუფებებით, პლუს ორი ამჟამად დაუჯგუფებელი შეკვეთით. დაჯგუფებები არ ქმნიან სამეცნიერო კლასიფიკაციას, მაგრამ მიუთითებენ მჭიდროდ დაკავშირებულ ბრძანებებზე.

  • შეკვეთები, რომლებიც განცალკევებულია სხვებისგან:
    • Galliformes – ხოხობი
    • Anseriformes – იხვი
    • Podicipediformes – გრებო
    • Gaviformes – ლოონი
    • Sphenisciformes – პინგვინი
    • Pelecaniformes – პელიკანი
    • Procellariformes – ალბატროსი
    • Gruiformes – ამწე, სარკინიგზო, კოტ
    • Charadriiformes – თოლი
    • არდეიდა - ყანჩა
    • Columbiformes – მტრედი
    • Ciconiiformes – ღერო
    • Psittaciformes - თუთიყუში (4/5 ჯგუფებს შორის)
    • Falconiformes – ფალკონი (4/5 ჯგუფებს შორის)
    • Accipitriformes – არწივი
    • Cathartiformes - ახალი სამყაროს ულვა
    • Strigiformes – ბუ
    • Cucuiiformes - გუგული (ჯგუფებს შორის 5/6)
    • Caprimulgiformes – ღამისთევა
    • აპოდიფორმები – სწრაფი, კოლიბრი
    • Trogoniformes - ტროგონი (ჯგუფებს შორის 6/7)
    • Coraciiformes – მეფისნარევი
    • Piciformes – კოდალა
    • პასერიფორმები - სხვა მჯდომარე ფრინველები: ჯეი, ყვავი, ბეღურა, ფინჩი, ღორღი, ბუზიანი და #8230

    პირადი შენიშვნა: მე ვარ ფრინველების შემთხვევითი დამკვირვებელი. დაკვირვებაში ვგულისხმობ ციფრული გამოსახულების გადაღებას, რომელიც შესაფერისია სახეობების, სქესის და სიმწიფის იდენტიფიცირებისთვის. ქვემოთ მოცემულია ჩემი დაკვირვებების ცხრილი, ორგანიზებული შეკვეთით. მე მაქვს Aves-ის ამჟამად აღიარებული 30 ორდენიდან 22-ის წარმომადგენლის ფოტოები.


    ზემოქმედების შეჯამება

    ფიტნესი ევოლუციური ბიოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კონცეფციაა. ის გვიჩვენებს, თუ რამდენად კარგად გადასცემს ორგანიზმი თავის გენებს მომავალ თაობას, მაგალითად, რამდენი გადარჩენილი შთამომავლობა ჰყავს. ევოლუციური ბიოლოგიის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი თეორია ერთად პროგნოზირებს, რომ ევოლუცია ბუნებრივი გადარჩევით ყოველთვის უნდა მოჰყვეს საშუალო ფიტნესის ზრდას. თუმცა, ადვილია ევოლუციის მაგალითების პოვნა, სადაც საშუალო ფიტნესი არ იზრდება (ე.ი. ევოლუცია, მაგრამ არა ადაპტაცია), რაც, როგორც ჩანს, ეწინააღმდეგება ამ ფუნდამენტურ თეორიებს. აქ ჩვენ ვაჯერებთ ამ აშკარა პარადოქსს იმის გათვალისწინებით, რომ ინდივიდებს შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ ერთმანეთის ფიტნესზე სოციალური ურთიერთქმედების საშუალებით, როგორიცაა ჩხუბი ან თანამშრომლობა. როდესაც ორგანიზმები ურთიერთობენ, ხაზები ბუნებასა და აღზრდას შორის ბუნდოვანია, რადგან ზოგიერთი გარემო (აღზრდა) გამოწვეულია სხვა ინდივიდების და მათი გენების (ბუნების) ზემოქმედებით. სოციალური ევოლუციის თეორიის გამოყენება ხსნის ევოლუციის პარადოქსს ადაპტაციის გარეშე, რადგან ის აღიარებს, რომ ევოლუცია ცვლის არა მხოლოდ გენებს, არამედ სხვების გენებსაც, რაც არის გარემო, რომელსაც ინდივიდები განიცდიან სოციალური ურთიერთქმედების გზით. მაგალითად, შეზღუდულ რესურსზე შეჯიბრში, ბუნებრივმა გადარჩევამ შეიძლება გააძლიეროს ისეთი ატრიბუტები, რომლებიც ზრდის კონკურენტუნარიანობას, როგორიცაა უფრო დიდი იარაღი. ამ იარაღმა შეიძლება გააძლიეროს იარაღის მფლობელი ინდივიდის ფიტნესი, მაგრამ შეამციროს მათი კონკურენტების ფიტნესი, ასე რომ საშუალო ფიტნესი არ იცვლება. იმის აღიარებით, რომ ინდივიდის ფიტნეს განსაზღვრავს არა მხოლოდ საკუთარი გენები, არამედ იმ ინდივიდის გენები, ვისთანაც ისინი ურთიერთობენ, სოციალური ევოლუციის თეორიას შეუძლია შეაერთოს აშკარა პარადოქსი ევოლუციური ბიოლოგიის ორ თეორიულ საყრდენს შორის.


    თვისება (ბიოლოგია)

    ბიოლოგიაში თვისება ან ხასიათი ორგანიზმის თვისებაა.

    ტერმინი ფენოტიპი ზოგჯერ გამოიყენება, როგორც საერთო გამოყენების ნიშან-თვისების სინონიმი, მაგრამ მკაცრად რომ ვთქვათ, არ მიუთითებს მახასიათებელზე, არამედ ამ მახასიათებლის მდგომარეობაზე (მაგ., თვალის მახასიათებლის ფერს აქვს ფენოტიპები ლურჯი, ყავისფერი და თხილისფერი).

    თვისება შეიძლება იყოს ორგანიზმის ნებისმიერი ცალკეული თვისება ან რაოდენობრივი საზომი.

    თუმცა, გენეტიკური ანალიზისთვის ყველაზე სასარგებლო თვისებები სხვადასხვა ინდივიდში სხვადასხვა ფორმით არის წარმოდგენილი.

    ხილული თვისება არის მრავალი მოლეკულური და ბიოქიმიური პროცესის საბოლოო პროდუქტი.

    უმეტეს შემთხვევაში, ინფორმაცია იწყება დნმ-ით, რომელიც მიემგზავრება რნმ-ში და ბოლოს ცილამდე (საბოლოოდ გავლენას ახდენს ორგანიზმის სტრუქტურასა და ფუნქციაზე).

    ამ ინფორმაციის ნაკადს ასევე შეიძლება მიჰყვეს უჯრედში, როდესაც ის მიემგზავრება დნმ-დან ბირთვში, ციტოპლაზმაში, რიბოსომებსა და ენდოპლაზმურ რეტიკულუმში და ბოლოს გოლჯის აპარატში, რომელსაც შეუძლია საბოლოო პროდუქტები უჯრედის გარეთ ექსპორტისთვის შეფუთოს. .

    უჯრედული პროდუქტები გამოიყოფა ქსოვილში და ორგანიზმის ორგანოებში, რათა საბოლოოდ იმოქმედოს ფიზიოლოგიაზე ისე, რომ გამოიმუშაოს თვისება.


    როდესაც სქესობრივი შერჩევა გაქრება (1 2-დან)

    გაურკვეველი სექსუალური შერჩევის კონცეფცია ასახავს ერთ-ერთ გზას, რომლითაც სექსუალური შერჩევის ჰიპოთეზა მუშაობს.

    ქალის არჩევანის პრობლემა:
    ეს იწვევს საინტერესო კითხვას: როგორ განვითარდა ქალის არჩევანი ისეთი თვისებებისთვის, როგორიცაა გრძელი, ფერადი კუდი? ბოლოს და ბოლოს, თუ მდედრი ირჩევს მამრს გრძელი, უხერხული კუდით, მის ვაჟებსაც ექნებათ მსგავსი კუდი— და ამ კუდმა შესაძლოა ზიანი მიაყენოს მათ გადარჩენის შანსებს მტაცებლების მიზიდვით. როგორ შეიძლება იმოქმედოს ბუნებრივი გადარჩევა არახელსაყრელი მახასიათებლის უპირატესობის შესაქმნელად?

    ლოგიკურია, რომ მდედრმა მეწყვილე აირჩიოს იმ თვისებების მიხედვით, რომლებიც მას გადარჩენაში ეხმარება. მაგალითად, მდედრობითი სქესის ფრინველი კარგი იქნება, თუ აირჩევს ძლიერი გარეგნობის, დაავადებისგან თავისუფალი მეწყვილე. ეს მამრი, სავარაუდოდ, ატარებს "კარგ" გენებს, რომლებიც საშუალებას აძლევს მას წინააღმდეგობა გაუწიოს დაავადებას და მიიღოს საკმარისი საკვები და ის გადასცემს ამ გენებს თავის შთამომავლობას.

    თუმცა, არსებობს მრავალი მაგალითი იმისა, რომ მდედრებმა მეწყვილეები აირჩიეს ნაკლებად სასარგებლო თვისებების (მაგ. სიმღერის სირთულის) ან თუნდაც გადარჩენისთვის საზიანო თვისებების საფუძველზე (მაგ., ნათელი ფერის ქლიავი, როგორც ფარშევანგის შემთხვევაში). ეს შემთხვევები ევოლუციურ ბიოლოგებს ცოტა თავსატეხს უქმნის. როგორ გაჩნდა ეს პრეფერენციები თავიდან? თუ მდედრი ირჩევს მამრს კაშკაშა ბუმბულებით, მის ვაჟებს ექნებათ ნათელი ბუმბული, რომელიც სავარაუდოდ მტაცებლებს იზიდავს. ნათელი ფერის მამრების არჩევის გენი არახელსაყრელი ჩანს. როგორ ვრცელდება ასეთი გენები პოპულაციაში?


    ახალი კორონავირუსის ღრმა ევოლუციური ისტორია

    გასული თვის განმავლობაში, ახალი ამბები პანდემიის კორონავირუსის შესახებ, რომელიც ცნობილია როგორც COVID-19, აწუხებდა ხალხს მთელს აშშ-ში და მთელ მსოფლიოში. საერთაშორისო მასშტაბით, თითქმის 1,2 მილიონი შემთხვევა მოჰყვა 60 000-ზე მეტ სიკვდილს. ბიზნესი დაიხურა, სამუშაო ადგილები გაქრა, მოსახლეობის დიდ ნაწილს სთხოვეს თავშესაფარი საკუთარ სახლებში და ბევრი სხვა დარჩა უსახლკაროდ, მშიერი და შეშინებული. ჩვენმა ბოლო ევომ ახალ ამბავში განმარტა, თუ როგორ ეხმარება ევოლუციური თეორია პანდემიის წარმოშობის შესახებ მნიშვნელოვან კითხვებზე პასუხის გაცემას. ამ თვეში ჩვენ კიდევ უფრო ჩავუღრმავდებით ვირუსის ევოლუციურ ისტორიას და როგორ უკავშირდება ეს ღრმა ურთიერთობები ვაქცინის პერსპექტივებს.

    სად არის ევოლუცია?

    სტრუქტურულად, ვირუსები გენეტიკური მასალის ტომრებზე ცოტათი მეტია. ისინი შედგება დნმ-ის ან რნმ-ისგან, რომელიც გარშემორტყმულია ცილების დამცავი გარსით და ზოგჯერ ლიპიდების ფენითაც. ისინი იმდენად პატარები არიან, რომ მათი დანახვა ჩვეულებრივი მიკროსკოპით შეუძლებელია. მეცნიერებმა უნდა გამოიყენონ ისეთი ტექნიკა, როგორიცაა ელექტრონული მიკროსკოპია მათი ვიზუალიზაციისთვის. რაც მთავარია, ვირუსებს არ შეუძლიათ დამოუკიდებლად გამრავლება, ისინი შეჭრიან სხვა ორგანიზმის ცოცხალ უჯრედებში და იყენებენ ამ სხვა სახეობის ფიჭურ მექანიზმს საკუთარი თავის და გენეტიკური მასალის კოპირებისთვის.

    როგორც ჩანს, ვირუსები იკავებენ ნაცრისფერ ზონას ბიოლოგიასა და ქიმიას შორის. გასაკვირი არ არის, რომ ზოგიერთი მეცნიერი ვირუსებს ცოცხალ არსებად არც კი მიიჩნევს. თუმცა, ცოცხალი ყოფნა არ არის ევოლუციის გამოცდილების წინაპირობა. ნებისმიერ ჯგუფს, რომელიც განსხვავდება ერთი ინდივიდიდან მეორეზე და შთამომავლებს გადასცემს შთამომავლებს გამრავლების გზით (ანუ ავლენს მემკვიდრეობას), შეიძლება განვითარდეს. კომპიუტერული პროგრამები ვითარდება, თუ ისინი შექმნილია საკუთარი თავის კოპირებისთვის მცირე ვარიაციებით. ადამიანის ენები ვითარდება, რადგან ისინი ოდნავ იცვლება კულტურის მიხედვით და გადაეცემა ბავშვებს. ტესტის მილში თვითგამრავლებადი მოლეკულები ვითარდება, როდესაც ისინი კოპირების შეცდომებს უშვებენ და ცვალებადობას ქმნიან მათ საგვარეულოში. ასე რომ, რა თქმა უნდა, ვირუსები და mdash, რომელთა გენეტიკური მასალა არასრულყოფილად არის კოპირებული მათი მასპინძელი უჯრედების მექანიზმით, ასევე ვითარდება.

    როდესაც განვითარებადი არსებები, როგორიცაა ვირუსები, გადასცემენ მემკვიდრეობით ინფორმაციას მშობლისგან შთამომავლობას, ჩვენ შეგვიძლია გამოვსახოთ მათი ევოლუცია ხის სახით, რომელსაც ფილოგენია ეწოდება. როგორც ვარიაციები შემოდის და გადაეცემა შთამომავლობას, ხის ახალი ტოტები იქმნება. ჩვენ შეგვიძლია, როგორც წესი, აღვადგინოთ ჯგუფის ევოლუციური ისტორია ამ ჯგუფის შთამომავლებს შორის თვისებების (გენეტიკური თანმიმდევრობები, ანატომიური მახასიათებლები, ქცევები და ა.შ.) განაწილების შესახებ ინფორმაციის შეგროვებით. თუმცა, როდესაც ახალი ვარიაციები (მაგ. მუტაციები) შემოდის სწრაფ ცეცხლში, უფრო რთულია ძველი ევოლუციური ურთიერთობების აღდგენა. ეს იმიტომ ხდება, რომ ეს ვარიაციები მტკიცებულებაა და როდესაც ბევრი მათგანი ხდება, ახალი ცვლილებები სავარაუდოდ გადაწერს უფროსებს, ანადგურებს ძველი ურთიერთობების მტკიცებულებებს. ვინაიდან ვირუსები სწრაფად მუტაციას განიცდიან, ძალიან რთულია მათი ღრმა ევოლუციური ისტორიის აღდგენა. მიუხედავად ამისა, მეცნიერებმა დიდი პროგრესი მიაღწიეს ამ გამოწვევას, განსაკუთრებით მათ ანალიზში ვირუსული ცილების (და არა მხოლოდ გენეტიკური თანმიმდევრობის) სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის ჩართვით.

    ვირუსების ოჯახის ხეში (იხ. ქვემოთ), COVID-19 ჯდება სხვა კოროვირუსების მიერ დაკავებულ ტოტზე. გაითვალისწინეთ, რომ კორონავირუსები მხოლოდ შორს არის დაკავშირებული გრიპის ვირუსებთან, თუმცა მათი გამომწვევი სიმპტომების სპექტრი მსგავსია. იმის გამო, რომ ისინი მჭიდრო კავშირში არ არიან, ჩვენ არ მოველით, რომ COVID-19-ის ზედაპირზე არსებული ცილები დიდ მსგავსებას ჰქონდეთ გრიპის ვირუსის ნაწილაკებთან. ვაქცინები გვიცავს დაავადებისგან, ასწავლის ჩვენს იმუნურ სისტემას ამოიცნოს და ებრძოლოს პათოგენებს მათი ზედაპირის ცილების საფუძველზე. პრაქტიკული თვალსაზრისით, ეს ნიშნავს, რომ გრიპის ვაქცინები შექმნილია სხვადასხვა ზედაპირული ცილებისთვის და უბრალოდ არ იმუშავებს ახალი პანდემიის კორონავირუსის წინააღმდეგ, თუმცა მსგავსი სიმპტომები შეიძლება ჩანდეს. მიუხედავად ამისა, ამჟამინდელი პანდემიის დროს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გრიპის საწინააღმდეგო ვაქცინაციის შესახებ ინფორმაციის შენარჩუნება, რადგან ადამიანები, რომლებიც ავადდებიან გრიპით, კიდევ უფრო მეტ ტვირთს აწვდიან ჩვენს სტრესული ჯანდაცვის სისტემებს.

    ევოლუციური ურთიერთობები ვირუსებსა და უჯრედულ სიცოცხლეს შორის.

    დააწკაპუნეთ სურათზე უფრო დიდი სანახავად. კრედიტი: Science Advances

    თუმცა, კოროვირუსებს შორის ევოლუციურ ურთიერთობებში უფრო ღრმად ჩაჭრა (იხილეთ ხე ქვემოთ) იმედის მიზეზს ავლენს. კორონავირუსები, რომლებიც აინფიცირებს ადამიანებს, იწვევს მთელ რიგ ეფექტებს. ზოგიერთი, როგორიცაა HKU1 შტამი, იწვევს არაუმეტეს გაციებას. იმის გამო, რომ ამ შტამების ეფექტი ძალიან რბილია, არ არსებობდა მოტივაცია მათ წინააღმდეგ ვაქცინების შემუშავებისთვის. მაგრამ სხვები, როგორიცაა MERS და SARS ვირუსი, რომელიც გაჩნდა 2000-იანი წლების დასაწყისში, არის მძიმე დაავადებები, რომლებიც კლავს ინფიცირებულთა უფრო მეტ პროცენტს, ვიდრე COVID-19. SARS აღმოიფხვრა რამდენიმე წლის შემდეგ, რაც მან დაიწყო ადამიანების ინფიცირება, მაგრამ მკვლევარებმა გარკვეული პროგრესი მიაღწიეს ვაქცინის შემუშავებაში, სანამ ის ჯერ კიდევ საფრთხეს წარმოადგენდა. და მეცნიერებმა განაგრძეს მუშაობა MERS ვაქცინაზე, მიაღწიეს საიმედო ეტაპებს, თუმცა არა ფუნქციურ ვაქცინას. ეს ნამუშევარი COVID-19-ის ახლო ნათესავებზე შეიძლება იყოს გარკვეული ძალისხმევა COVID-19 ვაქცინის შესაქმნელად.

    კორონავირუსების ევოლუციური ისტორია, რომელიც აინფიცირებს ადამიანებს. გაითვალისწინეთ, რომ კორონავირუსები აინფიცირებს ძუძუმწოვრებისა და ფრინველების ფართო სპექტრს, მათ შორის ღამურები, პანგოლინები, აქლემები, თაგვები და ძროხები. ვირუსული ხაზი, რომელიც აინფიცირებს სხვა სახეობებს, გამორიცხულია ამ ფილოგენიიდან სიცხადისთვის. ადაპტირებულია ვირუსების ტაქსონომიის საერთაშორისო კომიტეტის Coronoviridae სასწავლო ჯგუფიდან, 2020 წ.

    ახალ პათოგენთან საბრძოლველად ვაქცინის შექმნის გადამწყვეტი ფაქტორი არის ევოლუციური ცვლილებების სიჩქარე. პათოგენები, რომლებიც ნელა ვითარდებიან (მაგ. იმიტომ, რომ მათ აქვთ მუტაციის დაბალი მაჩვენებელი) საკმაოდ მსგავსი რჩება ერთი ინფექციისგან მეორეზე, რაც წარმოადგენს ვაქცინის სტაბილურ სამიზნეს. თუმცა, პათოგენებს, რომლებიც სწრაფად ვითარდებიან, შეუძლიათ სწრაფად დივერსიფიკაცია მოახდინონ უამრავ საგვარეულოში, შექმნან ბუჩქოვანი ევოლუციური ხე. ეს ართულებს ერთი ვაქცინის შექმნას, რომელსაც შეუძლია ამოიცნოს და შეებრძოლოს პათოგენის მრავალფეროვანი ფილოგენიის ყველა სხვადასხვა ტოტს. მაგალითად, აივ-ს აქვს მუტაციის ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი, ვიდრე მეცნიერებამ ოდესმე შეისწავლა და ელვის სისწრაფით ვითარდება. ამ და სხვა მიზეზების გამო, 35 წელზე მეტი მუშაობის მიუხედავად, ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს აივ-ის ვაქცინა. საბედნიეროდ, კორონავირუსებს ევოლუციის უფრო ზომიერი ტემპი აქვთ. მიუხედავად იმისა, რომ COVID-19-ის ეფექტური ვაქცინის შემუშავება კვლავ გამოწვევა იქნება, მკვლევარები იმედოვნებენ.

    COVID-19-ის, როგორც ერთ-ერთი შტამის გაგებამ მრავალ მჭიდროდ დაკავშირებულ კოროვირუსებს შორის, ასევე შეიძლება მოგვცეს წარმოდგენა იმის შესახებ, თუ რამდენ ხანს შეიძლება გაგრძელდეს ვაქცინის ან ინფექციის მეშვეობით შეძენილი იმუნიტეტი. კორონავირუსები, რომლებიც იწვევენ გაციების მსგავს სიმპტომებს ადამიანებში, იწვევს მხოლოდ ხანმოკლე იმუნიტეტს: თქვენ შეიძლება ხელახლა დაინფიცირდეთ იმავე ვირუსით ერთ წელზე ნაკლებ დროში. თუმცა, SARS-ისა და MERS-ისთვის &mdash შტამები უფრო მჭიდროდ არის დაკავშირებული COVID-19-თან და შტამები, რომლებიც იწვევენ სერიოზულ დაავადებას, როგორც ამას აკეთებს COVID-19 &mdash იმუნიტეტი, როგორც ჩანს, გრძელდება რამდენიმე წელი (თუმცა არა მთელი სიცოცხლის განმავლობაში). მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ უნდა დაველოდოთ უფრო მეტ მონაცემს, რომ დავრწმუნდეთ, კარგი საწყისი ჰიპოთეზა არის ის, რომ COVID-19-ის იმუნიტეტი რამდენიმე წელიწადი გაგრძელდება და ამის შემდეგ შეიძლება დაგჭირდეთ ხელახალი ვაქცინაცია.

    ახალი კორონავირუსი უდავოდ საშიში და საშიშია, მაგრამ ის უცნობი ან ამოუცნობი არ არის. სამეცნიერო კვლევებმა დაამყარა ძლიერი ცოდნა ვირუსების შესახებ, მათი მოქმედების სხვადასხვა ასპექტებით, რომლებიც განათებულია ეპიდემიოლოგიით, მიკრობიოლოგიით, გენეტიკით და რა თქმა უნდა, ევოლუციით. მეცნიერები მთელს მსოფლიოში ატარებენ ამ ცოდნას, როდესაც ისინი ერთიანდებიან ინფექციის პრევენციის, მკურნალობისა და ვაქცინების სტრატეგიების შემუშავების მიზნით.


    დისკუსია

    ისეთი რთული მახასიათებლის ევოლუცია, როგორიცაა კუტიკულური ნახშირწყალბადის პროფილი, ჯერ კიდევ ცუდად არის გასაგები. წინამდებარე კვლევაში ჩვენ შევისწავლეთ რაოდენობრივი და ხარისხობრივი CHC თვისებების ფილოგენეტიკური სიგნალი მთელ გვარში კრემატოგასტერი, სამის ფარგლებში კრემატოგასტერი კლადები და ქიმიურად მრავალფეროვანში C. levior სახეობების ჯგუფი. რაოდენობრივი მახასიათებლების უმეტესობისთვის, ფილოგენეტიკური სიგნალი საოცრად დაბალი იყო ყველა მონაცემთა ნაკრებში და არ განსხვავდებოდა ევოლუციის შემთხვევითი მოდელისგან. მთელ გვარში და სამ კლადში, ფილოგენეტიკური სიგნალი იყო მხოლოდ არა შემთხვევითი ერთი რაოდენობრივი და სამი თვისებრივი მახასიათებლისთვის. ამის საპირისპიროდ, შვიდი რაოდენობრივი და ორი თვისებრივი მახასიათებელი აჩვენებდა არა შემთხვევით სიგნალს C. levior სახეობების ჯგუფი, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ფილოგენეტიკური სიგნალი შეიძლება განსხვავდებოდეს ტაქსონომიური მასშტაბების მიხედვით.

    დაბალი ფილოგენეტიკური შეზღუდვები გვარისა და კლადის დონეზე

    ერთი გამონაკლისის გარდა, არცერთი რაოდენობრივი ნიშან-თვისება ჯამში კრემატოგასტერი მონაცემთა ნაკრები და კლადის მიხედვით მონაცემთა ნაკრებებში აჩვენა ფილოგენეტიკური სიგნალი, რომელიც განსხვავდება შემთხვევითი მოლოდინისგან. თუმცა, თითქმის ყველა მათგანი ძლიერ გადაუხვია ბრაუნის მოძრაობის მოდელს. თვისებრივ მახასიათებლებს შორის ერთმა (დიმეთილის ალკანების არსებობა) აჩვენა მნიშვნელოვანი ფილოგენეტიკური სიგნალი, ხოლო დანარჩენი ორი განსხვავდებოდა ბრაუნის მოძრაობისგან, მაგრამ არა შემთხვევითი მოდელის მოლოდინებისგან. ეს შედეგები მხარს უჭერს მოსაზრებას, რომ მხოლოდ გარკვეული ბიოსინთეზური გზების არსებობა ან არარსებობა, მაგალითად, დიმეთილის ალკანების წარმოებისთვის, შეიძლება იყოს ფილოგენეტიკურად შეზღუდული. თუმცა, ნივთიერების რაოდენობრივი შემადგენლობა - ნახშირწყალბადების კლასის გათვალისწინებით, შეიძლება მწერმა წარმოქმნას - შეიძლება სწრაფად განვითარდეს: მცირე, დაგროვილი ცვლილებების თანდათანობითი ევოლუცია, თუნდაც მიმართულების შერჩევისას, გამოიღებს ფილოგენეტიკურ სიგნალს (Blomberg და სხვ., 2003), რომელიც ჩვენ ვერ ვიპოვეთ რაოდენობრივი ნიშან-თვისებებისთვის. ბლომბერგი და სხვ. აღმოაჩინეს მნიშვნელოვანი ფილოგენეტიკური სიგნალი მათ მიერ გაანალიზებული ნიშან-თვისებების 92%-ში, მათ შორის მორფოლოგიური, ქცევითი, სხეულის ზომა, სიცოცხლის ისტორია და ფიზიოლოგიური მახასიათებლები. ანალოგიურად, ფილოგენეტიკური სიგნალი მნიშვნელოვანი იყო პრიმატების დიდი ფილოგენიის თითქმის ყველა გაანალიზებული მახასიათებლისთვის (Kamilar & Cooper, 2013). ჩვენი კვლევის CHC მახასიათებლებში სიგნალის ნაკლებობა, ბრაუნის მოძრაობის მოდელიდან მნიშვნელოვან გადახრასთან ერთად, გვიჩვენებს, რომ CHC პროფილები შეიძლება განვითარდეს სალტაციურ რეჟიმში.

    ეს შედეგი ემთხვევა ხოჭოს აგრეგაციის ფერომონების ევოლუციაში დიდ მარილების ძვრებს (Symonds & Gitau-Clarke, 2016), მაგრამ ეწინააღმდეგება წინა კვლევებს აგრეგაციის ფერომონების შესახებ. დროზოფილა და Tephritidae ფრიალებს (Symonds & Wertheim, 2005 Symonds და სხვ., 2009). უფრო მეტიც, ბოლოდროინდელმა კვლევამ აჩვენა თანდათანობითი ევოლუცია ჭიანჭველების CHC პროფილებში (ვან ვილგენბურგი და სხვ., 2011). ჩვენი აზრით, ამ განსხვავების მიზეზი არის ის, რომ ჩვენ ძირითადად ვაანალიზებდით რაოდენობრივ მახასიათებლებს და არა ნივთიერებების მარტივ არსებობას ან არარსებობას. ნივთიერების სიმრავლე უნდა იყოს უფრო ძლიერი შერჩევის ქვეშ, ვიდრე მისი უბრალო არსებობა: ნივთიერების ფარდობითი გავლენა, მაგალითად, კუტიკულის ჰიდროიზოლაციის უნარზე დამოკიდებულია მის ფარდობით სიმრავლეზე და არა მხოლოდ მის არსებობაზე ან არარსებობაზე. იშვიათ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს მცირე არჩევანი კუტიკულის მთლიან თვისებებზე მისი მცირე ზემოქმედების გამო, მაგრამ მკვლევარი მაინც დააფიქსირებს მის არსებობას. აქედან გამომდინარე, რაოდენობრივი CHC შემადგენლობა შეიძლება სწრაფად რეაგირებდეს სელექციურ წნევაზე და განვითარდეს მარილების რეჟიმში, მაშინ როდესაც ნივთიერებების არსებობა ან არარსებობა შეიძლება აჩვენოს ნაკლები ევოლუციური ცვლილება და, შესაბამისად, უფრო ძლიერი ფილოგენეტიკური სიგნალი. მართლაც, ჩვენს მიერ გაანალიზებულმა რამდენიმე თვისობრივმა ნიშან-თვისებამ აჩვენა ფილოგენეტიკური სიგნალი, როგორიცაა დიმეთილ ალკანების არსებობა (სულ კრემატოგასტერი მონაცემთა ნაკრები) და ალკენების და ალკადიენების არსებობა (C. levior სახეობების ჯგუფი). ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ბიოსინთეზური გზის არსებობა ან არარსებობა შეიძლება შენარჩუნდეს, მაგრამ რაოდენობრივი შემადგენლობა ნაკლებად შეზღუდულია.

    ჩვენ ვარაუდობთ, რომ მთელი ნაერთების კლასების წარმოება შეიძლება სწრაფად იყოს ზევით ან ქვევით რეგულირებული იმის გათვალისწინებით, რომ არსებობს ბიოსინთეზური გზა. ამან მწერს შეუძლია სწრაფად მოერგოს სელექციურ წნევას, მაგალითად, კლიმატური პირობების ან ბიოტიკური ურთიერთქმედების გამო (Rouault და სხვ., 2004 Menzel & Schmitt, 2012). მართლაც, რამდენიმე წერტილოვან მუტაციას შეუძლია გამოიწვიოს რადიკალური ცვლილებები CHC პროფილში, გენის ფუნქციონალურობის ან გენის ექსპრესიის ცვლილების გზით. ეს ცვლილებები შეიძლება იყოს საკმარისი იმისათვის, რომ გამოიწვიოს რეპროდუქციული იზოლაცია პოპულაციებს შორის (Wicker-Thomas, 2011). ანალოგიურად, ერთი CHC გენის ექსპერიმენტულმა გაჩუმებამ გამოიწვია CHC ცვლილებები და ამით იმოქმედა მეწყვილე არჩევანზე (ჩუნგი და სხვ., 2014). CHC ბიოსინთეზში ჩართული რამდენიმე გენის ოჯახი დივერსიფიცირებულია სოციალურ მწერებში (Helmkampf და სხვ., 2014 ), suggesting the social insects possess a rich enzymatic arsenal that enables quick adaptation to selection pressures.

    It is important to keep in mind that the strength of a phylogenetic signal depends on the taxonomic level investigated. For example, the presence of a compound class shows little signal within Crematogaster if all Crematogaster species can produce it. In contrast, the same trait may be found highly conserved in investigations across a wider taxonomic scale if other taxa lack this ability. This explains why the presence of alkenes, mono-, di- and tri-methyl alkanes showed a strong phylogenetic signal across the order Hymenoptera (Kather & Martin, 2015 ), but not necessarily among Crematogaster სახეობა. Moreover, the difference in taxonomic scale explains why the presence or absence of substance classes shows evidence for saltational evolution on the genus or clade level (this study), while a contrasting pattern of gradual evolution may be found in studies on higher taxonomic levels, as has been reported for ants on the family level (van Wilgenburg და სხვ., 2011 ).

    On low taxonomic level: random quantitative traits, conserved qualitative traits

    Compared to the genus- and clade-wise analyses, the quantitative traits in the C. levior species group showed even lower values, and all of them differed from the Brownian motion model. Interestingly, however, seven traits additionally differed from the random model (three chain length traits and the abundances of - and monomethyl alkanes, alkenes and alkadienes). These four substance classes had an average abundance of 15.1–30.0% within the C. levior species group, whereas the remaining compounds, including dimethyl alkanes, were rare (0.07–5.3%). That their evolution differs from both models is difficult to interpret. It might be due to conflicting patterns in different parts of the phylogeny, with traits being extremely labile in some species groups, but more conserved in others. Მაგალითად, C. levior A is chemically more variable than C. levior B (Fig. 5, Menzel და სხვ., 2014 ), which might explain our results.

    Even on the low taxonomic level of a species group, quantitative CHC traits are hence malleable and diversify quickly. Strong chemical differences between closely related or even cryptic species have regularly been shown (Elmes და სხვ., 2002 Menzel და სხვ., 2008 Morrison & Witte, 2011 Pokorny და სხვ., 2013 ). Given the lack of phylogenetic constraints, this might be the rule rather than the exception, with the most pronounced example in our data being C. levior A and B. The two taxa are genetically close and morphologically undistinguishable, but differ greatly in CHC composition and chain length (Menzel და სხვ., 2014). Possibly, chemical diversification might be driven by the need to avoid interspecific matings. In many solitary insects, CHCs function as contact sex pheromones (Thomas & Simmons, 2008 ). If they fulfil this role in social insects as well, they should be under selection for sexual character displacement between reproductively isolated populations (Gröning & Hochkirch, 2008 ). In this case, chemical divergence between workers of related species could be a by-product of the divergence of the corresponding sexuals. This seems plausible given that worker–queen similarity within a species is higher than worker–worker or queen–queen similarity between species in the ant genus ტემნოთორაქსი (Brunner და სხვ., 2011). However, little is known yet on the role of CHC for mate recognition in social insects, rendering this interpretation tentative.

    In contrast to the quantitative traits, the presence or absence of alkenes and alkadienes was highly conserved in the C. levior ჯგუფი. Similar to our results on the genus level, we therefore conclude that the presence or absence of a biosynthetic pathway can be conserved, but once it is present in an organism, its quantitative expression is not phylogenetically constrained.


    Understanding Populations, Evolution, and Natural Selection

    In order to understand why individual mutations and adaptations are not in and of themselves evolutionary, it's important to first understand the core concepts behind evolution and population studies.

    Evolution is defined as a change in the inheritable characteristics of a population of several successive generations while a population is defined as a group of individuals within a single species that live in the same area and can interbreed.

    Populations of individuals in the same species have a collective gene pool in which all future offspring will draw their genes from, which allows natural selection to work on the population and determine which individuals are more “fit” for their environments.

    The aim is to increase those favorable traits in the gene pool while weeding out the ones that not favorable natural selection cannot work on a single individual because there are not competing traits in the individual to choose between. Therefore, only populations can evolve using the mechanism of natural selection.


    History of the Theory of Evolution

    The idea that traits are passed down from parents to offspring has been around since the ancient Greek philosophers' time. In the middle 1700s, Carolus Linnaeus came up with his taxonomic naming system, which grouped like species together and implied there was an evolutionary connection between species within the same group.

    The late 1700s saw the first theories that species changed over time. Scientists like the Comte de Buffon and Charles Darwin's grandfather, Erasmus Darwin, both proposed that species changed over time, but neither man could explain how or why they changed. They also kept their ideas under wraps due to how controversial the thoughts were compared to accepted religious views at the time.

    John Baptiste Lamarck, a student of the Comte de Buffon, was the first to publicly state species changed over time. However, part of his theory was incorrect. Lamarck proposed that acquired traits were passed down to offspring. Georges Cuvier was able to prove that part of the theory incorrect, but he also had evidence that there were once living species that had evolved and gone extinct.

    Cuvier believed in catastrophism, meaning these changes and extinctions in nature happened suddenly and violently. James Hutton and Charles Lyell countered Cuvier's argument with the idea of uniformitarianism. This theory said changes happen slowly and accumulate over time.


    What Evolves in Evolution?

    Even before Darwin, it should be remembered, scientists contemplated the notion that different kinds of organisms evolve–that is, have evolved in the past and conceivably continue to evolve. And that the evolution of living organisms has to do with adaptation over many generations of reproduction.

    The evidence for adaptation through differential reproduction over the generations–driven by differential fitness of the variety of heritable traits in a population … of bacteria, oak trees, people …–is unambiguous. Yet, the implications for how we think about life remain challenging. In my experience, this is particularly the case on two levels. First, biology students have difficulty–especially initially–staying focused on evolution as a gradual process of complex change in differential reproduction over thousands generations. Second, instructors–especially those who have limited background in biology, say, in teaching an introductory anthropology course–have difficulty, more often than one would expect, in combining clear presentation with effective exercises and discussions that would better help students really own and use accurate knowledge of long-term evolutionary processes and outcomes. The evolutionary process is indeed complex, because what changes (again, over many many generations) is simultaneously:

    • random mutation rarely but persistently altering how bits of DNA function, sometimes increasing the fitness of a given bit in the environment, sometimes decreasing it
    • the characteristics that those more fit bits of DNA build or influence, as they chemically shape phenotypic “vehicles” for their own survival and reproduction (Dawkins 1982a, 1982b)
    • variation in adjoining bits of “neutrally fit” DNA that have succeeded in hanging on for the ride while accumulating harmless mutations
    • the sustained or accumulated, often ecologically structuring impact of DNA’s chemical, usually complex and indirect influence on those phenotypic vehicles that have already been favored by previous generations of natural selection … with the critical, pervasive effect that DNA indirectly but systemically, cumulatively changes its environment over long time-frames (Odling-Smee et al. 2003)

    The intricacy of this process may best be conceptualized with a series of abstract notions, like პოპულაციები და allele frequency change. But at the intro level, just trying to get your head around these thoughts can deaden what provokes curiosity about evolution: birth, maturation, aggression, cooperation, sex, and death in nature. BTW, I had to go with the language “more fit bits” once it popped into my head, since it sounds somewhat disgusting, even a bit obscene. BUT … but hopefully you’ll remember the bigger point about why students find it especially difficult to conceptualize the evolutionary process.

    Now note that the complexity of evolution is not irreducible. It is reducible to how DNA chemically functions, impacting its environment, and in turn influencing which DNA-chain variants survive and copy themselves more effectively in that environment. While scientific knowledge always philosophically involves doubt and acknowledgment that there are unknown phenomena in the universe, science is also an active stance for seeking explanations for observable phenomena that involve natural causes or processes. (This perspective is, of course, contra what proponents of “intelligent design” try to sell us on, where it is claimed or hoped that God comes in, every once in a while–allowing us to witness biochemical systems or anatomical structures, at least in some organisms, that exhibit such complexity so as to defy the very physics or chemistry according to which those organisms’ genes are naturally supposed to have evolved or operate. Such claims very simply amount to hoping–because of an a priori belief in divine intervention in nature–that repeatable, independently verifiable observations do indeed record phenomena that scientific inquiry will never ever be able to explain. Among other profound philosophical problems with Intelligent Design–the perspective of which takes a seemingly tactical step away from the Biblical literalist point of departure of so-called “Creation Science”–is this: it is really arbitrary which poorly understood observable phenomenon is left open to scientific curiosity and investigation and which is asserted to be so complex that we can decide here and now that said complexity is evidence of an active divine hand in nature. And this makes Intelligent Design not only a willfully ignorant stance, but also very corruptible, highly susceptible to arbitrary appeals to phony scientific authority.)

    Getting back to what evolves in evolution, I would emphasize four absolutely key take-homes from the above brief summary of the evolutionary process:

    1. Evolution does indeed happen in populations of organisms whenever there is change in DNA diversity from one generation to the next … and thus, evolution is not really that interesting in the short-term … but it is happening.
    2. IT’S FEEDBACK, PEOPLE: evolution is understood to occur without irreducible complexity, exactly BECAUSE DNA impacts–and thus changes–its own environment, even as random mutation in this theoretically infinitely long biopolymer causes variation in DNA’s very function … including complex interactions among its own chemical products in and around cells … In other words, DNA regulates its own chemical self-copying function–albeit with occasional copying errors (a.k.a. random mutations)–at the same time that it influences other chemical products in its own environment, in which the chemical replication proceeds … so that sometimes DNA has a strong non-nested hierarchical filtering effect on the environment, although most of the time, the environment has a stronger non-nested hierarchical filtering effect on replicating DNA.
    3. Evolution is interesting in the long-term–that is, over thousands or millions of years–because that’s when all the drama of birth, aggression, cooperation, sex and death emerges. The challenge is that it comes from the complex, occasionally shifting non-nested hierarchical feedback between DNA and its environment, and that leads to much more than anthropomorphically titillating drama … evolution has produced spectacular ecological phenomena that have given the planet Earth a richly dynamic but resilient biosphere–one that’s survived all forms of physical change on the planetary level (plate tectonics and volcanic eruption) and solar system level (oscillations in the Earth’s orbit and variations in solar radiation intensity) over a couple of billions of years.
    4. It’s worth being interested in points 1. and 2. BECAUSE if you’re interested in 3., then the first two points help you answer a lot of questions and even ask some new, really smart ones.

    This is more than just my two cents, as a college instructor in biological anthropology, for why deeper understanding of evolution is worth the effort and how students might begin to answer AND ask better questions about why life works the way it does. As virtually all biologists would emphasize, everyone agrees that evolution in DNA allele frequencies goes on all the time–and in all forms of reproducing populations, from bacteria to trees to whales. But not everyone agrees on the reasons why long-term evolution is most interesting. In scientific discussion and research there arises all kinds of logically derived, yet diverging views about how to analyze the relationship between boring, short-term allele-frequency changes over a few generations and complex, interesting patterns, which may range from DNA function to organismal development to food webs to major adaptive radiations of species … and even to mass extinctions. Among the best known scientific debates about emergent evolutionary process unfolded in the 1970’s and 1980’s: Does speciation, extinction, and adaptation follow a gradual or a punctuated equilibrium proces (Eldredge and Gould 1972 Gingerich 1984, 1985 Gould and Eldredge 1977)? Are common phenotypic traits in populations best assumed to be adaptations shaped by natural selection or structural connectors or place-holders that really have nothing to do with adaptation (Gould and Lewontin 1979 Mayr 1983)? Have most fixed alleles in populations evolved by random drift, despite being selectively neutral (that is, having no influence whatsoever on vehicles that might favor or disfavor replication in the prevailing environment) (Kimura 1983)? Is the branching history of species best reconstructed by phenetic or cladistic analyses of their traits (Gingerich 1985 Stuessy 1987)? Should species be considered individuals (Vrba 1984 Vrba and Eldredge 1984 Vrba and Gould 1986) or should we really mainly focus on the “long reach of the (selfish) gene” (Dawkins 1982b)? No one said that science is easy, but it should be done right, and these theoretical and technical debates were part of the scientific process of trying to get the answer right: asking the right questions, using the right models, making the right measurements, carrying out the right analyses, so that observations could be replicated by other scientists and the research questions, methods, and conclusions all logically connected. Many of these debates have been eclipsed by the flood of data that has come over the past 25 years or so. Now, thanks to increasing computational power and DNA sequencing technologies, biological researchers have begun developing methods that integrate genetic, ecological, biochemical, physiological, anatomical, and behavioral information. And this helps us better understand the connections between areas of biological inquiry that have been all too often over-specialized.

    So … despite lingering and often intellectually challenging and productive debates about philosophical approaches to the complex process of evolution, we have to stay focused on key ideas. That is, clear ideas that facilitate our integrating different questions about how DNA-environment feedback–fundamentally involving DNA replication–structures the big picture emergent phenomena. And putting aside debates about whether species are individuals or genes should demand more of our scientific concern, I’d emphasize one clear idea that helps us to getting back to basics, about how DNA-environment feedback can shape diversity in patterns of birth, maturation, aggression, cooperation, sex, and death. Even as populations of DNA strands evolve (keep that image in your mind clearly), they co-evolve with the environments they shape–and in turn, shape their fitness as replicating molecules. Thus, DNA is always evolving, but what we see evolving with DNA is a matter of scale at which we observe and investigate, whether we focus in on biochemical details of DNA function in cells, speciation and extinction, or the resilience or fragility of the whole biosphere that has shaped our evolution, even as we humans impact it.

    ლიტერატურა

    Dawkins, R. (1982a). The extended phenotype: the long reach of the gene. Oxford New York: Oxford University Press.

    Dawkins, R. (1982b). Replicators and Vehicles. In King’s College Sociobiology Group (Ed.), Current Problems in Sociobiology (pp. 45–64). ნიუ-იორკი: კემბრიჯის უნივერსიტეტის გამოცემა. Retrieved from http://www.stephenjaygould.org/library/dawkins_replicators.html

    ELDREDGE, N., & Gould, S. J. (1972). Punctuated equilibria : an alternative to phyletic gradualism. In Schopf, Thomas J.M. (Ed.), Models in Paleobiology (pp. 82–115). San Francisco: Freeman, Cooper and Co.

    Gingerich, P. D. (1983). Rates of Evolution: Effects of Time and Temporal Scaling. მეცნიერება, 222(4620), 159–161. doi:10.2307/1691072

    Gingerich, P. D. (1984). Punctuated Equilibria-Where is the Evidence? სისტემატური ზოოლოგია, 33(3), 335. doi:10.2307/2413079

    Gingerich, P. D. (1985). Species in the Fossil Record: Concepts, Trends, and Transitions. პალეობიოლოგია, 11(1), 27–41. doi:10.2307/2400421

    Gould, S. J., & Lewontin, R. C. (1979). The Spandrels of San Marco and the Panglossian Paradigm: A Critique of the Adaptationist Programme. Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences, 205(1161), 581–598. doi:10.1098/rspb.1979.0086

    Gould, Stephen Jay, & Eldredge, N. (1977). Punctuated Equilibria: The Tempo and Mode of Evolution Reconsidered. პალეობიოლოგია, 3(2), 115–151. doi:10.2307/2400177

    Kimura, M. (1983). მოლეკულური ევოლუციის ნეიტრალური თეორია. ნიუ-იორკი: კემბრიჯის უნივერსიტეტის გამოცემა.

    Mayr, E. (1983). How to Carry Out the Adaptationist Program? ამერიკელი ნატურალისტი, 121(3), 324–334. doi:10.2307/2461153

    Odling-Smee, F. J., Feldman, M. W., & Laland, K. N. (2003). Niche construction: the neglected process in evolution. Princeton: Princeton University Press.

    Stuessy, T. F. (1987). Explicit Approaches for Evolutionary Classification. Systematic Botany, 12(2), 251–262. doi:10.2307/2419319

    Vrba, E. S., & Eldredge, N. (1984). Individuals, Hierarchies and Processes: Towards a More Complete Evolutionary Theory. პალეობიოლოგია, 10(2), 146–171. doi:10.2307/2400395

    Vrba, E. S., & Gould, S. J. (1986). The Hierarchical Expansion of Sorting and Selection: Sorting and Selection Cannot Be Equated. პალეობიოლოგია, 12(2), 217–228. doi:10.2307/2400492


    Უყურე ვიდეოს: ათეიზმი,დარვინიზმი (ივლისი 2022).


კომენტარები:

  1. Blakely

    მეჩვენება შესანიშნავი იდეა. Გეთანხმები.

  2. Dubhgml

    შენ ცდებით. Დარწმუნებული ვარ. შევეცადოთ ამის განხილვა. მომწერე PM– ში.

  3. Ka'im

    ბოლო ვარ, ბოდიში, მაგრამ ცოტა მეტი ინფორმაციაა საჭირო.

  4. Tagrel

    I think this is the admirable phrase

  5. Hutton

    ვფიქრობ, არ ხარ მართალი. Დარწმუნებული ვარ. ჩვენ განვიხილავთ მას. PM- ში დაწერეთ, ჩვენ ვისაუბრებთ.

  6. Alemannus

    I must tell you this is a false path.



დაწერეთ შეტყობინება