A convergência na biologia é chamada de fenômeno quando espécies completamente diferentes inicialmente no processo de evolução se tornam semelhantes umas às outras. Por exemplo, as baleias e os golfinhos são aparentemente muito semelhantes aos peixes, e mesmo Lineu, ao compilar a primeira classificação dos organismos vivos, classificou-os erroneamente como peixes. Mas, na verdade, baleias e golfinhos respiram com pulmões e são descendentes de animais terrestres. Seus parentes mais próximos são hipopótamos, não peixes. Neste post - exemplos incríveis de convergência na vida selvagem.

Tubarão e orca são dois predadores, muito semelhantes na aparência. Mas o primeiro é um peixe, o segundo é um mamífero.

De acordo com os restos fósseis, os cientistas descobriram como um dos ramos dos antigos artiodáctilos mudou para um estilo de vida aquático e tornou-se exteriormente semelhante aos peixes. Sua evolução, que levou cerca de 50 milhões de anos, foi mais ou menos assim:

evolução dos cetáceos

No processo de transição para a vida no ambiente aquático, a forma do corpo mudou, as patas e a cauda foram transformadas em barbatanas e surgiu a capacidade de prender a respiração debaixo d'água por muito tempo. Mas, sendo exteriormente semelhantes aos peixes, as baleias e os golfinhos são muito diferentes deles - têm sangue quente, não têm guelras, alimentam seus filhotes com leite e têm um nível muito mais alto de inteligência.

De fato, existem muitos exemplos em que a natureza encontra soluções semelhantes para tipos completamente diferentes de animais ou plantas.

Você, é claro, reconheceu a planta na foto. Este é um cacto. E a planta da foto de baixo?

Parece um cacto, mas não é um cacto. Este é um dos tipos de serralha. Crescendo em condições desérticas muito semelhantes (uma na América e outra na África), ambas as plantas adquiriram independentemente caules grossos para armazenar umidade e espigas para protegê-las de serem comidas por animais.

Porcos-espinhos, ouriços e equidnas pertencem a ordens completamente diferentes (e a equidna é geralmente um mamífero que põe ovos). E eles vivem em lugares completamente diferentes. No entanto, a convergência desempenhou um papel - para proteção, todos esses animais cultivaram agulhas.

porco-espinho

A divergência de espécies é realizada por seleção em diferentes direções e pela ação de mecanismos que dificultam o cruzamento de portadores de diferentes especializações.

Um dos cenários de divergência mais simples é a polarização de recursos. Em qualquer população, há uma certa variedade de tamanho, cor, estrutura de órgãos, comportamento e outras características. Quando surgem condições dentro de uma população (especiação simpátrica) ou em duas populações isoladas uma da outra (especiação alopátrica) em que os portadores de variantes opostas de uma característica (por exemplo, o maior e o menor, ou o mais escuro e o mais claro), os portadores dessas características recebem vantagens se reproduzem com mais sucesso do que o membro médio da população. Gradualmente, duas formas especializadas distintas são formadas.

Como o cruzamento entre essas formas pode levar à média do valor de uma característica e à perda da especialização desenvolvida, a seleção estimula o desenvolvimento de mecanismos que dificultam o cruzamento e levam ao isolamento reprodutivo da espécie resultante.

Divergência (do medieval lat. Divergo - desviar) - a divergência de sinais e propriedades de grupos inicialmente próximos de organismos no curso da evolução, o resultado de viver em diferentes condições e seleção natural ou artificial dirigida desigualmente.

A divergência entre linhas evolutivas próximas, se prossegue gradualmente e continua por muito tempo, passa ao longo do tempo por uma série de estágios. Uma população ancestral comum dá origem a duas ou mais raças locais, raças geográficas, semiespécies, espécies biológicas e grupos de espécies que se substituem sucessivamente.

A divergência pode atingir os níveis mais altos - de gênero a classe e tipo.

Unidades populacionais e categorias taxonômicas representam estágios separados no processo de divergência evolutiva. As categorias taxonômicas mais altas são produtos da macroevolução.

A divergência no nível de raças e espécies se manifesta em três direções principais.

A transição de níveis mais baixos para mais altos em uma árvore filogenética ramificada é acompanhada por:

1) crescente diferenciação do genótipo;

2) aumento da diferenciação morfológica, fisiológica e comportamental;

3) isolamento mais forte.

O fortalecimento da diferenciação genética com o aumento do nível de divergência é ilustrado pelo exemplo do grupo Drosophila willistoni.

Um grande número de populações pertencentes a 14 táxons foram estudados para 36 loci enzimáticos. As semelhanças ou diferenças entre as populações foram expressas usando o escore de similaridade genética (I). Os dados obtidos foram agrupados de acordo com o nível de divergência e o escore médio de similaridade (I) foi determinado para cada nível. A similaridade genética diminui em três dos quatro aumentos graduais no nível de divergência.

especiação alopátrica.

Considere alguns exemplos de especiação alopátrica. Das 1200 espécies de peixes que vivem a leste e oeste do Istmo do Panamá, que se formou em tempos geologicamente recentes, apenas 6% são comuns à fauna de ambos os oceanos - Pacífico e Atlântico, enquanto a maioria das espécies estão geograficamente separadas, formas divergentes longas. Um quadro semelhante é observado aqui em relação a animais de outras classes - moluscos, ouriços-do-mar, vermes, crustáceos etc.

Um bom exemplo de especialização ecológica devido à separação espacial são as chamadas espécies em "anel". As áreas de distribuição da gaivota de arenque (Larus argentatus) e da galinha de dorso vermelho (L. fuscus) se sobrepõem na Europa Ocidental.

Ambas as espécies são claramente distintas uma da outra e não se cruzam. No entanto, se traçarmos suas raças geográficas a oeste (Gronelândia, Labrador, Canadá, Alasca) e a leste (Norte da Europa, noroeste e nordeste da Sibéria), será revelado que estas últimas formam um anel contínuo ao redor do Oceano Ártico.

Ao mesmo tempo, o cruzamento entre indivíduos de raças geográficas vizinhas ocorre livremente. N. V. Timofeev-Resovsky sugere que o assentamento inicial de gaivotas a oeste e leste começou a partir de alguma região intermediária, por exemplo, da Sibéria Oriental.

Foi acompanhado por uma crescente especialização das raças geográficas, de modo que, quando o anel na Europa Ocidental se fechou, formas relacionadas (L. argentatus, L. fuscus) "não se reconheceram" umas às outras, acabaram sendo espécies diferentes.

A especialização ecológica dentro de uma espécie também pode ocorrer em áreas adjacentes sem uma separação geográfica significativa de formas divergentes, mantendo a possibilidade de troca de material genético entre populações vizinhas.

Indicativo a este respeito é a abundância de formas endêmicas em grandes massas de água fechadas. Assim, mais de 300 espécies de crustáceos pertencentes à família Gammaridae vivem no Lago Baikal, a maioria das quais não são encontradas em nenhum outro lugar. O surgimento dessas endemias é provavelmente devido ao isolamento ecológico, diferenças na direção da seleção em populações localmente isoladas.

Assim, as mesmas espécies de plantas têm formas de primavera e inverno, assim como raças efêmeras que florescem na primavera, ou de maturação tardia que florescem apenas no outono. Em todos os casos, a divergência intraespecífica associada à especialização ecológica contribui para a adaptação das populações a condições específicas de existência e garante o uso mais completo dos recursos territoriais, alimentares e outros do habitat.

A divergência nas características morfológicas e fisiológicas de raças geográficas ou ecológicas é baseada na divergência da estrutura genética de suas populações constituintes.

As principais formas de isolamento reprodutivo se expressam em uma mudança na natureza da seletividade de acasalamento e fertilização, na diminuição da fertilidade dos indivíduos híbridos e na diminuição da viabilidade dos híbridos.
Uma mudança na natureza da seletividade de acasalamento (isolamento comportamental) geralmente precede em sua ocorrência em animais o aparecimento de outras formas de isolamento reprodutivo.

Isso se deve ao fato de que o comportamento sexual dos indivíduos é um complexo complexo, altamente específico da espécie e finamente coordenado de reações hereditariamente controladas (incondicionadas). Um exemplo disso são os jogos de acasalamento em muitas espécies de peixes, aves e mamíferos. Todo esse complexo de reações garante, por um lado, a sincronização dos ciclos sexuais de machos e fêmeas e, por outro, a prevenção de cruzamentos interespecíficos, ou seja,

Quanto a outros mecanismos de isolamento reprodutivo - uma diminuição na fertilidade e viabilidade dos híbridos, sua ocorrência geralmente reflete o resultado de diferenças genéticas de longo alcance, quando formas divergentes atingem o posto de espécies independentes.

Especiação simpátrica

Em animais e plantas, existem vários mecanismos que podem fornecer divergência intraespecífica. Já no polimorfismo fenotípico das populações determinado hereditariamente e na variedade das condições de vida existem pré-requisitos para a formação simpátrica de novas formas.

Em animais, tais fatores são: rearranjos cromossômicos, genes de esterilidade e isolamento citoplasmático. Um exemplo deste último é o seguinte fenômeno, estabelecido em mosquitos (Culex pipiens). Ao cruzar duas formas do Sul (Og) e Norte (Na) da Alemanha, a eclodibilidade em combinações recíprocas foi a seguinte: 9 NaX o Og - 87%, 9 OgX cG Na - 0,17%.

Todos os híbridos do último cruzamento eram fêmeas e continham apenas o genoma materno, ou seja, se desenvolveram partenogeneticamente. Portanto, os espermatozoides Ha apenas estimulam o desenvolvimento de óvulos de Og. Com a ajuda de uma série de retrocruzamentos (HaxOg) xOg e até 50 gerações, todos os três pares de cromossomos da forma Ha foram praticamente substituídos por cromossomos da forma Og: O resultado foi invariavelmente consistente com o cruzamento de HaXOg.

A partir disso, concluiu-se que a incompatibilidade durante o cruzamento OgxHa se deve não aos genes nucleares, mas ao citoplasma. Descobriu-se que o citoplasma da forma H determina a incapacidade do esperma dessa forma de fertilizar o óvulo da forma Og. O isolamento citoplasmático, com toda a probabilidade, pode ser usado para controlar insetos - portadores de doenças, liberando um certo tipo de macho na natureza.

Educação

Convergência e divergência em biologia. A essência e exemplos de fenômenos

De acordo com a teoria da evolução, todos os seres vivos na Terra evoluíram das formas mais simples para as mais complexas. Mas se tudo se movia em linha reta, de onde veio tamanha variedade de espécies e populações? Divergência e convergência podem explicar esse fenômeno. Em biologia, esses conceitos denotam as características e padrões de desenvolvimento das espécies.

Características da teoria evolutiva

A principal teoria sobre o desenvolvimento da vida em nosso planeta, que é apoiada pela ciência, é a teoria da evolução.

Suas primeiras disposições e leis foram formuladas no século XVII. Implica um longo processo natural de mudanças nos organismos vivos para um nível qualitativamente novo.

A teoria pressupõe o desenvolvimento de organismos desde as formas mais simples até as mais complexas, que foi acompanhado por mutações genéticas, adaptações, extinção e formação de espécies.

A teoria moderna é baseada nas suposições de Charles Darwin sobre seleção natural e dados de genética populacional sobre mutações, derivas genéticas, mudanças na frequência de alelos.

A evolução implica que os organismos vivos tenham uma raiz comum, a partir da qual seu desenvolvimento começou.

Neste caso, a suposição de um ou um par de progenitores não é necessária. Os cientistas argumentam que poderia ter havido mais organismos ancestrais, mas todos eles pertenciam a grupos relacionados.

Os principais padrões de evolução são convergência e divergência.

Na biologia, exemplos e características desses processos foram descritos por Charles Darwin. Leia mais sobre o que são abaixo.

Divergência na biologia

Do latim, o termo é traduzido como "divergência" e pode ser usado não apenas em relação à vida selvagem.

A divergência na biologia refere-se à ocorrência de diferenças nas características entre os organismos. Em sua essência, esta é a variabilidade multidirecional, que surge como resultado da adaptação dos seres vivos a diferentes condições.

Manifesta-se na mudança de partes do corpo ou de alguns órgãos e na aquisição de funções e capacidades parcialmente novas. A divergência na biologia é uma ocorrência comum.

Ela aparece como resultado da seleção natural, ou seja, da luta pela existência. A aquisição de características reduz a competição - cada nova população pode ocupar seu nicho ecológico sem afetar outros indivíduos.

Também ocorre como resultado do isolamento.

A divergência pode ocorrer no nível de espécie, gênero, família e ordem. Com sua ajuda, por exemplo, a classe dos mamíferos foi dividida em roedores, carnívoros, probóscides, cetáceos, primatas e outras ordens. Eles, por sua vez, se dividiram em grupos menores que diferem na estrutura externa e interna.

Vídeos relacionados

Divergências na biologia: exemplos

A divergência leva ao fato de que aparecem organismos de estrutura diferente que pertencem ao mesmo grupo sistemático.

No entanto, eles ainda têm uma base comum, as partes modificadas do corpo desempenham as mesmas funções. Por exemplo, as orelhas permanecem orelhas, só que em algumas se tornaram mais alongadas, em outras arredondadas, as asas de alguns pássaros são curtas, outras são longas.

Um bom exemplo é o tipo de membros em mamíferos.

Em diferentes espécies, eles diferem dependendo do modo de vida e habitat. Assim, os felinos têm almofadas macias nas patas, enquanto os primatas têm dedos longos e móveis para agarrar galhos, o leão-marinho desenvolveu nadadeiras, as vacas têm cascos. Para entender o que é divergência na biologia, você pode usar o exemplo dos brancos. As borboletas desta família comem alimentos diferentes na fase de lagarta: algumas comem repolho, outras comem nabos, outras comem beterraba, etc.

Nas plantas, a divergência de caracteres se manifesta na forma de folhas. Nos cactos, eles se tornaram espinhos; no bérberis, as agulhas se desenvolveram. Além disso, a divergência pode ser rastreada no nível do sistema radicular. Algumas plantas têm raízes sugadoras, na batata são tubérculos, na beterraba e na cenoura têm mais espessura e se transformam em tubérculos.

Convergência

Se a divergência é característica de organismos relacionados, a convergência, pelo contrário, é observada em grupos distantes.

Ela se manifesta na semelhança de signos em organismos sistematicamente diferentes. Como a divergência, surgiu como resultado da seleção natural, mas neste caso é dirigida da mesma maneira em diferentes espécies, ordens, etc.

Animais ou plantas que pertencem a classes completamente diferentes adquirem os mesmos órgãos em estrutura e função. Isso se deve ao habitat comum ou à semelhança de estilo de vida.

Mas sua semelhança não se estende a todo o corpo, a convergência afeta apenas os órgãos necessários para a adaptabilidade a certas condições.

Assim, os animais que se movem pelo ar têm asas.

Mas alguns podem se referir a insetos, enquanto outros a vertebrados. Os organismos que vivem na água têm uma forma corporal simplificada, embora não estejam necessariamente relacionados entre si.

Exemplos de convergência

A forma do corpo de golfinhos, baleias e peixes é uma convergência típica. Por causa de sua semelhança com tubarões, baleias e golfinhos foram originalmente considerados peixes. Mais tarde ficou provado que são mamíferos, pois respiram com pulmões, nascem vivos e têm uma série de outros sinais.

Um exemplo de convergência são as asas de morcegos, pássaros e insetos.

A presença desses órgãos está associada ao modo de vida dos animais que se deslocam por voo. Ao mesmo tempo, o tipo e a estrutura de suas asas diferem significativamente.

Outro exemplo é a presença de brânquias em peixes e moluscos.

Como ocorre a divergência de espécies?

Às vezes, a convergência se manifesta na ausência de órgãos. Assim, em algumas ilhas vulcânicas vivem borboletas sem asas, moscas e outros insetos.

Comentários

Conteúdo semelhante

Educação
Divergência - o que é em biologia?

Exemplos de divergência

Divergência na biologia - o que é isso? Em alguns casos, populações que vivem em ambientes periféricos ecologicamente distintos podem apresentar diferenças genéticas do resto da população, especialmente onde…

Educação
Reprodução - o que é em biologia? Definição e exemplos de reprodução na natureza

A reprodução é um conceito em biologia que está associado a processos como fertilização, divisão e reprodução em si, a reprodução de sua própria espécie.

Este conceito também é usado na pintura, mas isso ...

Educação
O que é simbiose na biologia? Definição e exemplos de simbiose

O que é simbiose na biologia? Este é um tipo de acordo tácito entre dois ou mais indivíduos pertencentes a espécies completamente diferentes. Essa cooperação pode assumir a forma de mutualismo, comensalismo e para…

Educação
Regra de Markovnikov

B. Essência e exemplos

Em reações químicas, várias partículas podem ser adicionadas no local da destruição da ligação dupla em alcenos e da ligação tripla em alcinos. Quais são as leis que regem esse processo? Investigou o comportamento de homólogos assimétricos ...

Educação
Paralelismo na biologia: exemplos e características

Existem três formas de evolução.

A divergência baseia-se na semelhança de órgãos homólogos, a convergência baseia-se em órgãos semelhantes. A terceira forma de evolução é o paralelismo. Na biologia, este é um processo em que p…

Educação
Colônia em biologia - o que é, características e exemplos de colônias

Sob condições naturais, os organismos vivos podem existir de diferentes maneiras. Por exemplo, se os indivíduos vivem juntos e se beneficiam, estamos falando de uma colônia.

Na biologia, esta é uma forma especial de coexistência. R...

Carros
Qual é a diferença entre anticongelante e anticongelante e qual é a essência desses conceitos?

Todo carro moderno está equipado com um sistema de refrigeração no qual existe um líquido como anticongelante. Em alguns casos, em vez disso, os motoristas despejam anticongelante no tanque de expansão.

Basicamente, a função...

O negócio
Abordagem de custo para avaliação de empresas: descrição, essência e exemplos

Na prática, o trabalho de cada empresa está sujeito a análise. Nesse caso, pode ser aplicada uma abordagem comparativa lucrativa, cara e comparativa à avaliação de negócios. A necessidade de análise surge em uma variedade de situações. R...

lar e família
Cartões diagnósticos em instituições de ensino pré-escolar segundo o GEF: exemplos e características

Os cartões diagnósticos na instituição de ensino pré-escolar de acordo com o Padrão Educacional Estadual Federal foram introduzidos após a modernização da educação pré-escolar.

Eles são conduzidos pelo educador para cada criança desde o momento em que ela entra no jardim de infância até sua formatura.

lar e família
Arquivo de cartão de jogos ao ar livre no grupo do meio: características e exemplos

Os jogos ao ar livre no jardim de infância são parte integrante do aprendizado.

As crianças não devem apenas colecionar o designer ou brincar com bonecas, mas também se mexer. No entanto, nem todo professor sabe quais jogos podem ser jogados com as crianças...

Até agora, consideramos os processos que causam o surgimento, herança e manutenção de diferenças dentro de uma população.

Vamos agora nos debruçar sobre os processos que levam ao surgimento de diferenças interpopulacionais e ao surgimento dentro de uma espécie de novas formas, raças, subespécies, ou seja,

Ou seja, vamos considerar os estágios iniciais do processo de especiação.

O processo de especiação associado à separação espacial das populações é chamado de especiação alopátrica, enquanto o surgimento de novas formas sem separação espacial é chamado de especiação simpátrica.

Alguns pesquisadores acreditam que a especiação alopátrica é o principal caminho para a formação de novas espécies.

Os resultados do estudo das relações ecológico-geográficas entre espécies intimamente relacionadas, na maioria dos casos, apontam, sem dúvida, para sua desunião espacial inicial.

Considere alguns exemplos de especiação alopátrica. Das 1200 espécies de peixes a leste e oeste do Istmo do Panamá, que se formou em tempos geologicamente recentes, apenas 6% são comuns à fauna de ambos os oceanos - Atlântico e Pacífico, enquanto muitas outras espécies são vicárias, ou seja,

e. formas geograficamente separadas e há muito desviadas.

Divergência de espécies na evolução

Um quadro semelhante é observado aqui em relação a animais de outras classes - moluscos, ouriços-do-mar, vermes, crustáceos etc.

B.K. Shishkin descreveu 3 raças geográficas (subespécies) do arbusto da floresta (Anthriscus silvestris) - europeu, caucasiano e siberiano, cada um com seu próprio complexo adaptativo de características morfológicas e ecológicas. Outra planta da nossa flora - dor nas costas (Anemone pulsatilla) ocupa um alcance contínuo em toda a Europa, de oeste a leste, mas as plantas do oeste são caracterizadas por folhas fortemente dissecadas e flores caídas, e plantas no leste - folhas fracamente dissecadas e flores eretas.

De acordo com o cap.

Darwin, a amplitude da gama contribui diretamente para o processo de especiação. Raças geográficas ou subespécies em alguns casos podem ser consideradas como novas espécies em potência, no entanto, para a realização dessas potências e a aquisição de uma classificação de espécie por subespécie, sua divergência adicional é necessária, o que acaba levando ao não cruzamento, isolamento reprodutivo , e o surgimento de vários mecanismos adaptativos.

As raças geográficas sempre se encontram em condições diferentes, o que determina sua maior ou menor especialização ecológica.

Portanto, eles podem ser considerados simultaneamente como raças ecológicas. Um bom exemplo de especialização ecológica devido à separação espacial são as chamadas espécies em "anel". As áreas de distribuição da gaivota de arenque (Larus argentatus) e da gaivota-de-dorso-preto (L. fuscus) se sobrepõem na Europa Ocidental. Ambas as espécies são claramente distintas uma da outra e não se cruzam.

No entanto, se traçarmos suas raças geográficas a oeste (Gronelândia, Labrador, Canadá, Alasca) e a leste (Norte da Europa, noroeste e nordeste da Sibéria), será revelado que estas últimas formam um anel circumpolar contínuo ao redor do Oceano Ártico. .

Ao mesmo tempo, o cruzamento entre indivíduos de raças geográficas vizinhas ocorre livremente. N. V. Timofeev-Resovsky sugere que o assentamento inicial de gaivotas a oeste e leste começou a partir de alguma região intermediária, por exemplo, da Sibéria Oriental. Foi acompanhado por uma crescente especialização das raças geográficas, de modo que quando o anel na Europa Ocidental fechou, formas relacionadas (L.

argentatus e L. fuscus) “não se reconheceram” entre si, sendo espécies diferentes.

Distribuição geográfica das gaivotas

A especialização ecológica dentro de uma espécie também pode ocorrer em áreas adjacentes sem uma separação geográfica significativa de formas divergentes, mantendo a possibilidade de troca de material genético entre indivíduos de populações vizinhas.

Até Darwin descreveu um exemplo vívido da especialização alimentar dos tentilhões do gênero Geospiza, vivendo nas Ilhas Galápagos e divergindo em tamanho e forma do bico. A abundância de formas endêmicas em grandes corpos d'água fechados também é indicativa a esse respeito. Então, no lago Baikal é habitado por mais de 300 espécies de crustáceos pertencentes à família Gammaridae, a maioria dos quais não são encontrados em nenhum outro lugar.

No lago Nyasa encontrou 174 espécies endêmicas de peixes da família Cichlidae e no lago. Tanganaika - cerca de 80 espécies de peixes endêmicos da família Chromidae. O surgimento de todas essas endemias é provavelmente devido ao isolamento ecológico, diferenças na direção da seleção em populações localmente isoladas.

A especialização ecológica obviamente também determina a formação de ecótipos em plantas confinadas a certos nichos ecológicos e caracterizadas por um complexo hereditariamente fixo de características morfofisiológicas.

L. S. Berg destacou 5 formas de truta (Salmo ischchan) do lago. Sevan, que diferem significativamente em termos de desova e algumas outras características biológicas. Ele também estabeleceu raças de "primavera" e "inverno" de peixes das famílias de salmão, esturjão, carpa, desova, respectivamente, na primavera ou no outono.

As mesmas espécies de plantas têm formas de primavera e inverno, assim como raças efêmeras que florescem na primavera e as de maturação tardia que florescem apenas no outono. E em todos os casos, a ocorrência de divergência intraespecífica associada à especialização ecológica contribui para o ajustamento das populações a condições específicas de existência e assegura o uso mais completo dos recursos territoriais, alimentares e outros do habitat.

A divergência nas características morfofisiológicas de raças geográficas ou ecológicas é baseada na divergência da estrutura genética de suas populações constituintes.

Se tal divergência vai longe o suficiente, então isso leva ao desenvolvimento de mecanismos de isolamento reprodutivo que podem, em um grau ou outro, limitar a possibilidade de cruzamento de indivíduos pertencentes a diferentes raças.

As principais formas de isolamento reprodutivo são expressas:

• em mudar a natureza da seletividade de acasalamento,
• em mudar a natureza da seletividade da fertilização,
• na diminuição da fertilidade de indivíduos híbridos,
• na redução da viabilidade de híbridos.

Uma mudança na natureza da seletividade de acasalamento (isolamento comportamental) muitas vezes precede em sua ocorrência em animais o aparecimento de outras formas de isolamento reprodutivo.

Isso se deve ao fato de que o comportamento sexual de indivíduos do sexo oposto é um complexo complexo, altamente específico da espécie e finamente coordenado de reações hereditariamente controladas (incondicionadas). Um exemplo disso são os jogos de acasalamento em muitas espécies de peixes, aves e mamíferos, acompanhados de uma demonstração de um traje de casamento brilhante. Todo esse complexo de reações garante, por um lado, a sincronização dos ciclos sexuais de machos e fêmeas e, por outro, a prevenção de cruzamentos interespecíficos, ou seja,

e. garantindo o isolamento reprodutivo.

A presença de fertilização seletiva em animais é julgada com base em experimentos em que se compara a capacidade fertilizante do esperma de machos de diferentes linhagens ou raças quando são cruzados com fêmeas de diferentes genótipos; nas plantas, a presença de fertilização seletiva é revelada pela competitividade dos tubos polínicos quando polinizados com uma mistura de pólen.

Quanto aos outros dois mecanismos de isolamento reprodutivo - a diminuição da fertilidade e a viabilidade dos híbridos -, seu surgimento geralmente reflete o resultado de diferenças genéticas de grande alcance, quando formas divergentes atingem a categoria de espécies independentes.

Para a especiação simpátrica, a separação espacial das populações não é necessária.

Em animais e plantas, existem vários mecanismos que podem fornecer divergência intraespecífica. Já no polimorfismo fenotípico hereditário das populações, que se baseia em uma variedade de condições de vida, existem pré-requisitos para a formação simpátrica de novas formas. Isso é comprovado pela existência nas mesmas áreas geográficas e habitats de espécies próximas de borboletas, pulgões, etc., cada uma das quais é estritamente monófaga, ou seja,

Em plantas, fatores genéticos essenciais de especiação simpátrica podem ser a poliploidia, mutações que determinam a incompatibilidade de genomas e citoplasma.

Em animais, tais fatores são heterogamia sexual, genes de esterilidade e até mesmo isolamento citoplasmático. Um exemplo deste último é o seguinte fenômeno estabelecido por G. Laven em mosquitos (complexo Culex pipiens), que são comuns na Europa, Ásia e América do Norte.

Ao cruzar duas formas de cruzamento fácil do sul (Og) e do norte da Alemanha (Ha), algumas combinações de híbridos quase não apareceram, pois os ovos fertilizados evoluíram apenas para algum estágio embrionário, e depois morreram.

Todos os híbridos do último cruzamento (0,17%) revelaram-se fêmeas e continham apenas o genoma materno, ou seja, desenvolveram-se partenogeneticamente.

Os espermatozoides (Na) apenas estimulam o desenvolvimento. Com a ajuda de uma série de retrocruzamentos [(On X Og) X Og] X Og e além disso, foi realizada uma substituição prática de todos os três pares de cromossomos da forma Ha por cromossomos da forma Og.

Foram realizadas mais de 50 gerações desses retrocruzamentos, os resultados invariavelmente corresponderam ao cruzamento de Ha X Og. A partir disso, concluiu-se que a capacidade de causar incompatibilidade ao cruzar og X Ha se deve não aos genes nucleares, mas ao citoplasma.

Descobriu-se que o citoplasma da forma hfa determina a incapacidade dos espermatozóides dessa forma de fertilizar os óvulos da forma Og.

Agora suponha que na população da forma Qg, como resultado de uma mutação, tenha surgido um indivíduo semelhante à forma Ha. Se esse indivíduo for um macho, ele só poderá fertilizar fêmeas Og, mas nenhuma descendência será formada. Se a mutação for realizada por uma fêmea, então, fertilizada por machos Og, ela dará fêmeas e machos, mas estes últimos exibirão as propriedades do Na.

Um pequeno grupo de indivíduos do tipo Ha que surgiu irá aumentar posteriormente tanto devido à reprodução dentro de si quanto devido à fertilização de fêmeas Ha por machos Og. Neste caso, devido ao cruzamento de Og X Ha, o tamanho da população de Og diminuirá, ou seja, uma estrutura genética será substituída por outra (Og por Ha).

O isolamento citoplasmático pode servir não apenas como mecanismo de especiação simpátrica, mas, possivelmente, como método de combate a insetos transmissores de doenças, liberando certo tipo de machos na natureza.

No processo de especiação simpátrica, mecanismos ontogenéticos de adaptação e experiência individual em um grupo significativo de animais podem ser importantes, baseados no desenvolvimento de vários reflexos condicionados durante a vida, que podem então ser transmitidos aos descendentes usando o mecanismo de hereditariedade de sinais.

Os fatos do conservadorismo de nidificação das aves são bem conhecidos, em que os mesmos indivíduos voltam a se reproduzir cada vez nos mesmos lugares. Em todos esses casos, os animais escolhem apenas certas combinações de fatores ambientais com base em sinais, o que pode levar a um desmembramento estável e isolamento de uma população anteriormente única.

O desenvolvimento de reflexos sexuais condicionados em aves também pode garantir uma seletividade quase completa no acasalamento de machos com fêmeas, com uma ou outra cor de plumagem.

Desta forma, a formação direcionada de isolamento reprodutivo pode ser realizada devido a características mutantes individuais.

Todos os fatos acima indicam que a especiação simpátrica é uma forma real de formação de novas espécies, que, em termos da escala de sua ação na natureza, não só não é inferior à especiação alopátrica, mas, aparentemente, para os animais como organismos que possuem a capacidade de se mover e se adaptar ativamente ao ambiente, é o principal.

Mas seja qual for a verdadeira proporção de especiação alopátrica e simpátrica, deve-se ter em mente que o papel decisivo na divergência intraespecífica e no surgimento de mecanismos de isolamento permanece com a ação da seleção e dos mecanismos genéticos que conduzem e dirigem os processos de microevolução.

Assim, a abordagem genética-populacional, aliada aos métodos da citogenética, ecologia, fisiologia e genética matemática, permitiu revelar alguns aspectos essenciais do processo de microevolução.

Segue-se claramente que os fatores de evolução - variabilidade, hereditariedade e seleção não podem ser considerados como processos independentes.

Eles estão intimamente relacionados e interdependentes. Por seleção é possível criar linhagens de organismos com maior ou menor variabilidade hereditária. O poder da seleção natural e artificial é infinito.

Ao expor os organismos à ação de mutagênicos (temperatura, produtos químicos, etc.) em várias gerações e selecionar a resistência a eles, é possível criar linhagens que terão mutabilidade diferente sob a ação de um determinado mutagênico.

Parece haver uma relação direta entre fatores de seleção e variabilidade hereditária: se as condições ambientais mudam drasticamente, a espécie tem a oportunidade de se adaptar a elas usando a reserva mutacional existente ou aumentando a frequência de novas mutações.

Embora a interação de fatores evolutivos pareça óbvia, os mecanismos específicos dessa relação são muito pouco compreendidos.

Essas questões estão sujeitas a pesquisas indispensáveis ​​e rápidas, pois sua solução é necessária não apenas para o conhecimento da evolução, mas também para a criação de novas formas com o auxílio de métodos de seleção.

Se você encontrar um erro, selecione um pedaço de texto e pressione Ctrl+Enter.

Em contato com

Data: 2011-05-11

Convergência - o que é?

M. Makhlin São Petersburgo

Convergência em biologia é chamado o desenvolvimento em organismos não relacionados das mesmas características que surgiram como resultado da adaptação a condições de vida semelhantes. Esses sinais podem se referir tanto à aparência quanto às reações comportamentais dos seres vivos.

Normalmente, ao estudar biologia na escola, os exemplos mais óbvios são dados convergência. Por exemplo, uma baleia, como você sabe, não tem nada a ver com peixes. Este é um mamífero típico, como seus ancestrais que viviam em terra. Mas a adaptação ao ambiente aquático fez com que as baleias desenvolvessem uma aparência de "peixe" com seus atributos inerentes: um corpo aerodinâmico e barbatanas. Um exemplo igualmente marcante são os morcegos, as raposas voadoras - também mamíferos que adquiriram asas semelhantes às das aves durante o desenvolvimento do ambiente aéreo.

Convergência de fotos

Exemplos convergência pode ser observado no aquário. Como tal, nascidos vivos de alevinos podem ser citados. Eles eclodem no corpo da fêmea, os ovos recebem oxigênio e nutrientes através do sangue dela (ou seja, isso é uma espécie de gravidez, e não um falso nascimento vivo, quando os ovos simplesmente permanecem no corpo da fêmea até a prole eclodem deles), os alevinos nascem sem saco vitelino e imediatamente prontos para natação e alimentação ativa. O nascimento vivo é característico tanto de platies americanos quanto de meio focinho do sul da Ásia. Mas guppies, platies. espadas pertencem à ordem cyprinodontids e hemiramphus. dermogenis - ao destacamento Sarganiformes.

Um exemplo de convergência é o nascimento de filhotes em uma bolsa especial na garganta de um dos peixes-mãe. É típico de ciclídeos africanos e labirintos (várias espécies de peixes lutadores, gourami de chocolate). A capacidade de derrubar insetos das folhas acima da água é mostrada por laliuses e respingos de peixes.
Condições de habitat semelhantes também formam a aparência convergente dos peixes. Assim, os flatheads, que fazem parte da ordem cipriniforme, são indistinguíveis na aparência de alguns bagres da ordem dos bagres.
Uma aparência convergente foi formada sob condições semelhantes de existência em muitas plantas aquáticas. No ambiente aquático, as plantas precisam aumentar a superfície assimiladora (absorção durante a respiração e nutrição) da lâmina foliar. No entanto, se a adaptação evolutiva seguisse o caminho de um simples aumento de tamanho, folhas enormes começariam a obscurecer umas às outras, impedindo que a água fluísse ao seu redor.
Portanto, a adaptação ocorreu não pelo aumento da folha, mas por suas diversas modificações geométricas, em que a superfície assimiladora das folhas aumenta sem prejuízo da estrutura permeável à luz e à água da planta como um todo.

Vallisieria, sagittaria e vários krynums formaram longas folhas em forma de fita, rastejando livremente com o fluxo. Em cabombs, hottons. limnophila, myriophyllum, algumas ludwigia e várias outras gramíneas aquáticas, as folhas são segmentadas em segmentos estreitos em forma de agulha que transmitem luz livremente e são lavados por todos os lados pela água.

Convergência de fotos

Plantas flutuantes e representantes da flora aquática com folhas flutuantes têm outro problema: eles precisam ter as superfícies superiores secantes da folha (para capturar a luz e evaporar a umidade) e fornecer flutuabilidade à folha, incluindo câmaras de ar em seu tecido - cavidades cheias de ar .
Phyllanthus flutuando livremente na superfície da água parece uma samambaia flutuante de salvinia. Nymphoides têm as mesmas folhas flutuantes que os nenúfares, e essas, por sua vez, parecem hidrocleis.

Especialmente as plantas que vivem em águas pobres em nutrientes precisam se destacar. E há muitos deles nos trópicos. Para não passar fome, as plantas precisam aumentar a lâmina foliar, para desenvolver ao máximo sua superfície assimiladora.
A natureza resolveu a contradição entre o desejo de compacidade da lâmina foliar e a necessidade de aumentar a superfície absorvente de forma original, “inventando” a superfície foliar bulóide (ou seja, coberta de saliências e caroços). Esta decisão permitiu, mantendo as dimensões da placa de chapa, aumentar sua superfície total de assimilação em 3-4 vezes. Folhas Bullond são características de anonogethons de Madagascar A.boivinianus e A.bernierianus. algumas formas de outras espécies do mesmo gênero da ilha de Madagascar e A. bullosus que vivem na Austrália.

Folhas semelhantes "amassadas" apareceram no "flutuante" africano (na verdade, está completamente submerso) Crinum natans e em várias crintocorinas (C.bullosa. C.huidoroi. C.usteriana, C.aponogetifolia), este último até no nome científico (apoiogetonolifolia) contém o reconhecimento real de sua convergência com aponogetons.
Como você pode ver, a convergência é um fenômeno bastante comum, não alheio aos habitantes do aquário, como participantes de pleno direito nos processos biocinéticos, assimilativos e evolutivos da Natureza.

Revista Aquarium 2000 №1

A divergência é, em biologia, a divergência de certas características dentro da mesma espécie. Como resultado desse processo, novos grupos de indivíduos são formados.

Características da divergência

Dependendo de quanto certos organismos vivos diferirão em estrutura, bem como a variante de existência, haverá uma divergência em diferentes espaços, tal processo é chamado de divergência (isso é em biologia). Exemplos desse fenômeno podem ser citados para quase todas as espécies animais.

Exemplos

Na maioria das vezes, os animais que têm uma necessidade semelhante de suprimento de alimentos e sua qualidade tentam ocupar um local ou uma determinada área. Então, o que é divergência na biologia? A definição desse fenômeno permite a aquisição de características semelhantes por grupos distintos e não relacionados.

Depois que o suprimento de comida se esgota após um certo período de tempo, os animais precisam mudar seu habitat, procurar novos territórios para assentamento. No caso de animais com diferentes necessidades de condições ambientais estarem localizados no mesmo local, há competição mínima entre eles.

Darwin determinou que em um terreno de um metro quadrado na natureza pode haver até vinte espécies de plantas que pertencem a 8 famílias, 18 gêneros. Por que a divergência é boa? Este é o processo de ramificação populacional na biologia.

Por exemplo, como resultado de um processo semelhante, surgiram sete tipos diferentes de veados. Estes são veados, veados almiscarados, veados, veados manchados, alces, gamos, renas.

Consequências do processo

A divergência na biologia é um processo que está intimamente relacionado à seleção natural. Há uma extinção gradual de algumas espécies, a sobrevivência de outras. Formas que diferem o máximo possível em termos de características têm a capacidade máxima de sobreviver sob seleção natural e deixar descendentes de alta qualidade. Este exemplo confirma que a divergência na biologia é um fenômeno importante. Entre indivíduos intermediários, a competição é muito maior, então eles diminuem com o tempo e depois desaparecem completamente.

significado de divergência

Então, o que é divergência? A biologia considera isso como uma oportunidade de subdividir uma espécie em várias subespécies. Por exemplo, golfinhos, que são uma classe de mamíferos, ictiossauros, que são répteis, tubarões, que são uma classe de peixes, têm uma forma corporal semelhante. A razão é que todos eles existem no mesmo ambiente, têm condições semelhantes de existência.

Uma semelhança externa foi encontrada em um agama escalador, um camaleão. Os cientistas explicam as razões da semelhança de diferentes grupos sistemáticos por um habitat semelhante. Por exemplo, os organismos que vivem no ar têm asas. Em uma borboleta, eles são apresentados na forma de conseqüências do corpo. Para um morcego e um pássaro, as asas são membros anteriores modificados, ou seja, a divergência é observada, isso é discutido em detalhes em biologia (exemplos, características) em um curso escolar.

Paralelismo

Traduzido do grego, significa "andar ao lado". Este desenvolvimento evolutivo é assumido para grupos próximos. Consiste na aquisição independente por eles de características semelhantes da estrutura externa com base em características que foram herdadas de ancestrais conjuntos. O paralelismo é comum entre diferentes grupos de organismos vivos no curso de sua filogênese (desenvolvimento histórico).

Por exemplo, havia três direções de desenvolvimento de adaptação na evolução de pinípedes para um habitat aquático. Pinípedes e cetáceos (focas, morsas), ao se adaptarem à vida no elemento água, independentemente um do outro, adquiriram nadadeiras. Em algumas espécies de insetos alados, as asas anteriores evoluíram para élitros. Os peixes com nadadeiras lobadas desenvolveram sinais de anfíbios, e os lagartos com dentes de animais pareciam semelhantes aos mamíferos. No paralelismo, a semelhança é uma confirmação da unidade da origem dos organismos, a presença de condições semelhantes para sua existência.

Características da evolução

Divergência e convergência na biologia são processos irreversíveis. Assim que o organismo se adapta ao novo ambiente e às condições de sua existência, o órgão que sofreu uma mudança desaparece.

Mesmo ao retornar às condições originais de vida, não há restauração do órgão perdido. Em seus escritos científicos, Darwin disse repetidamente que mesmo com uma repetição ideal do habitat, a espécie não tem a oportunidade de restaurar seu estado original, isso é divergência e convergência na biologia. Exemplos de tais transições podem ser dados para golfinhos e baleias.

A estrutura interna de sua barbatana retinha sinais de um membro típico de um mamífero terrestre. Devido a mutações, o pool gênico de toda a população está em constante atualização; não há repetição do pool gênico da geração anterior.

O significado das mutações

Por exemplo, baleias e golfinhos não se transformaram em peixes. No processo de transição de animais terrestres para habitantes aquáticos, ocorreu apenas a convergência dos membros.

Considerando que as mutações provocam a renovação do pool gênico de uma determinada população, notamos que nesse caso sua repetição não ocorre. Se em um certo estágio de evolução os répteis se desenvolveram a partir de anfíbios primitivos, eles não serão mais capazes de dar origem a anfíbios.

Na haste da agulha do açougueiro há folhas grossas e brilhantes. São ramos modificados. No centro de tais modificações estão verdadeiras folhas escamosas. Na primavera, as flores aparecem dos seios dessas escamas, que, à medida que crescem, se transformam em frutos.

Conclusão

A evolução é um processo heterogêneo. Por milhões de anos em nosso planeta, de forma inalterada, existem peixes de barbatana cruzada, cauda de sabre, gatteria. Os biólogos os chamam de "fósseis vivos". Existem também organismos que sofrem inúmeras mudanças. A evolução não é influenciada por relógios astronômicos. O aparecimento de uma nova espécie está associado a um certo número de gerações, bem como à sua adaptação a novas condições de vida.

A evolução declina e desacelera em condições ambientais estáveis. Sob condições de seleção intensiva, esse processo é acelerado.

Por exemplo, no início do século passado, o DDT era usado para controlar pragas. Alguns anos depois, surgiram formas que aumentaram a resistência a esse agente. Após o desenvolvimento dos antibióticos, surgiram microrganismos resistentes a eles.

Assim, a divergência está sempre associada à adaptação dos organismos às condições ecológicas e geográficas de existência. É o resultado da seleção natural.

Os dados de taxonomia, paleontologia, anatomia comparada e outras disciplinas biológicas permitem reconstruir o curso do processo evolutivo no nível supraespecífico com grande precisão. Entre as formas de evolução dos grupos de organismos vivos podem ser distinguidas: divergência, convergência e paralelismo.

Divergência

O surgimento de novas formas está sempre associado à adaptação às condições geográficas e ecológicas locais de existência. Assim, a classe dos mamíferos consiste em inúmeras ordens, cujos representantes diferem no tipo de alimento, nas características de seus habitats, ou seja, nas condições de existência (insetívoros, morcegos, carnívoros, artiodáctilos, cetáceos etc.). Cada uma dessas ordens inclui subordens e famílias, que, por sua vez, são caracterizadas não apenas por características morfológicas específicas, mas também por características ecológicas (formas de corrida, galope, escalada, escavação, natação). Dentro de qualquer família, espécies e gêneros diferem em seu modo de vida, objetos alimentares, etc. Como Darwin apontou, todo o processo evolutivo é baseado na divergência. A divergência de qualquer escala é resultado da seleção natural na forma de seleção de grupo (espécies, gêneros, famílias, etc. são preservados ou eliminados). A seleção de grupo também é baseada na seleção individual dentro de uma população. A extinção de uma espécie ocorre devido à morte de indivíduos individuais.

A peculiaridade das características morfológicas dos organismos adquiridos no processo de divergência tem uma certa base comum na forma de um pool genético de formas relacionadas. Os membros de todos os mamíferos são muito diferentes, mas têm um único plano estrutural e representam um membro de cinco dedos. Portanto, órgãos que se correspondem em estrutura e têm origem comum, independente da função desempenhada, são chamados de homólogos. Um exemplo de órgãos homólogos em plantas é o bigode de uma ervilha, os espinhos de um cacto - todos são folhas modificadas.

Sob as mesmas condições de existência, animais pertencentes a diferentes grupos sistemáticos podem adquirir uma estrutura semelhante. Tal semelhança de estrutura surge com uma semelhança de funções e se limita apenas a órgãos diretamente relacionados aos mesmos fatores ambientais. Externamente, camaleões e agamas escalando galhos de árvores são muito semelhantes, embora pertençam a diferentes subordens (Fig. 1).

Figura 1. Dragão escalador. A semelhança externa com um camaleão se deve a um habitat semelhante.

Nos vertebrados, os membros de répteis marinhos e mamíferos apresentam similaridade convergente (Fig. 2). A convergência de sinais afeta principalmente apenas os órgãos que estão diretamente relacionados a condições ambientais semelhantes.

Figura 2. Convergência. A semelhança da forma do corpo e das barbatanas em animais de natação rápida não relacionados: tubarões (A), ictiossauros (B), golfinhos (C, D).

A convergência também é observada em grupos de animais que estão sistematicamente distantes uns dos outros. Os organismos transportados pelo ar têm asas (Fig. 3). Mas as asas de um pássaro e de um morcego são membros modificados, e as asas de uma borboleta são conseqüências da parede do corpo.

Figura 3. Convergência. O desenvolvimento de dispositivos para voar no ar em vertebrados: A - peixe voador, B - sapo voador, C - agama voador, D - esquilo voador.

Órgãos que desempenham funções semelhantes, mas têm uma estrutura e origem fundamentalmente diferentes, são chamados de semelhantes.

Paralelismo

O paralelismo é uma forma de desenvolvimento convergente característico de grupos de organismos geneticamente próximos. Por exemplo, entre os mamíferos, cetáceos e pinípedes independentemente uns dos outros passaram a viver no ambiente aquático e adquiriram adaptações semelhantes para o movimento neste ambiente - nadadeiras. Mamíferos não relacionados da zona tropical, vivendo em diferentes continentes em condições climáticas semelhantes, têm uma semelhança geral conhecida (Fig. 4).

Figura 4. Semelhança estrutural convergente entre mamíferos não relacionados nas florestas tropicais da África (esquerda) e América do Sul: A - hipopótamo pigmeu, B - capivara, C - cervo africano, D - paca, E - antílope pigmeu, F - cutia, G - duiker cinza , Z - mazama, I - pangolim, K - tatu gigante.