- วิวัฒนาการบรรจบกันคืออะไร?
- คำจำกัดความทั่วไป
- กลไกที่แนะนำ
- ผลกระทบเชิงวิวัฒนาการ
- การบรรจบกันของวิวัฒนาการเทียบกับความเท่าเทียมกัน
- การบรรจบกับความแตกต่าง
- การบรรจบกันเกิดขึ้นในระดับใด
- การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับยีนเดียวกัน
- ตัวอย่าง
- เที่ยวบินในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
- ตลอดกาลและสัตว์ฟันแทะ
- อ้างอิง
วิวัฒนาการมาบรรจบคือการเกิดขึ้นของความคล้ายคลึงกันฟีโนไทป์ในสองคนหรือมากกว่า lineages อิสระ โดยทั่วไปรูปแบบนี้จะสังเกตได้เมื่อกลุ่มที่เกี่ยวข้องต้องอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมจุลภาคหรือวิถีชีวิตที่คล้ายคลึงกันซึ่งแปลเป็นความกดดันที่เลือกได้เทียบเท่ากัน
ดังนั้นลักษณะทางสรีรวิทยาหรือสัณฐานวิทยาที่เป็นปัญหาจึงเพิ่มสมรรถภาพทางชีวภาพ (สมรรถภาพทางกาย) และความสามารถในการแข่งขันภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว เมื่อการบรรจบกันเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมเฉพาะก็สามารถหยั่งรู้ได้ว่าลักษณะนี้เป็นประเภทการปรับตัว อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบการทำงานของลักษณะโดยใช้หลักฐานเพื่อสนับสนุนว่ามันช่วยเพิ่มสมรรถภาพของประชากรได้จริง
ตัวอย่างลักษณะที่ใช้ร่วมกันทั้งโลมาและอิคธีโอซอร์ แม้ว่าทั้งสองจะมีความคล้ายคลึงกันมาก แต่การพูดทางสายวิวัฒนาการพวกมันอยู่ห่างไกลกันมากและลักษณะที่กล่าวถึงนั้นได้มาโดยอิสระ
ที่มา: มุมมองที่น่าสงสัยจาก Wikimedia Commons
ในตัวอย่างที่น่าสังเกตมากที่สุดของวิวัฒนาการที่มาบรรจบกันเราสามารถพูดถึงการบินในสัตว์มีกระดูกสันหลังดวงตาในสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังแกนหมุนก่อตัวในปลาและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในน้ำและอื่น ๆ
วิวัฒนาการบรรจบกันคืออะไร?
ลองจินตนาการว่าเราพบคนสองคนที่มีร่างกายค่อนข้างเหมือนกัน ทั้งคู่มีความสูงสีตาและสีผมเท่ากัน คุณสมบัติของพวกเขายังคล้ายกัน เราอาจจะคิดว่าทั้งสองคนเป็นพี่น้องลูกพี่ลูกน้องหรืออาจจะเป็นญาติห่าง ๆ
อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ก็ไม่น่าแปลกใจที่จะรู้ว่าไม่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดในครอบครัวระหว่างผู้คนในตัวอย่างของเรา เช่นเดียวกับในระดับใหญ่ในวิวัฒนาการ: บางครั้งรูปแบบที่คล้ายกันไม่ได้มีบรรพบุรุษร่วมกันล่าสุด
นั่นคือตลอดวิวัฒนาการลักษณะที่คล้ายคลึงกันในสองกลุ่มหรือมากกว่านั้นสามารถได้มาโดยอิสระ
คำจำกัดความทั่วไป
นักชีววิทยาใช้คำจำกัดความทั่วไปสองประการสำหรับการบรรจบกันของวิวัฒนาการหรือการบรรจบกัน คำจำกัดความทั้งสองต้องการให้เชื้อสายตั้งแต่สองสายพันธุ์ขึ้นไปมีวิวัฒนาการตัวละครที่คล้ายคลึงกัน คำจำกัดความมักจะรวมคำว่า "ความเป็นอิสระทางวิวัฒนาการ" แม้ว่าจะมีความหมายโดยนัยก็ตาม
อย่างไรก็ตามคำจำกัดความแตกต่างกันไปตามกระบวนการวิวัฒนาการเฉพาะหรือกลไกที่จำเป็นเพื่อให้ได้รูปแบบ
คำจำกัดความบางประการของการบรรจบกันที่ขาดกลไกมีดังต่อไปนี้: "วิวัฒนาการที่เป็นอิสระจากลักษณะที่คล้ายคลึงกันจากลักษณะบรรพบุรุษ" หรือ "วิวัฒนาการของลักษณะที่คล้ายคลึงกันในเชื้อสายวิวัฒนาการอิสระ"
กลไกที่แนะนำ
ในทางตรงกันข้ามผู้เขียนคนอื่นชอบที่จะรวมกลไกเข้ากับแนวคิดเรื่องการวิวัฒนาการร่วมกันเพื่ออธิบายรูปแบบ
ตัวอย่างเช่น "วิวัฒนาการที่เป็นอิสระของลักษณะที่คล้ายคลึงกันในสิ่งมีชีวิตที่สัมพันธ์กันอย่างห่างไกลเนื่องจากการเกิดขึ้นของการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมหรือรูปแบบชีวิตที่คล้ายคลึงกัน"
คำจำกัดความทั้งสองใช้กันอย่างแพร่หลายในบทความทางวิทยาศาสตร์และในวรรณคดี แนวคิดที่สำคัญเบื้องหลังการบรรจบกันของวิวัฒนาการคือการเข้าใจว่าบรรพบุรุษร่วมกันของเชื้อสายที่เกี่ยวข้องมีสถานะเริ่มต้นที่แตกต่างกัน
ผลกระทบเชิงวิวัฒนาการ
ตามคำจำกัดความของการลู่เข้าที่มีกลไก (ที่กล่าวถึงในหัวข้อก่อนหน้านี้) สิ่งนี้จะอธิบายถึงความคล้ายคลึงกันของฟีโนไทป์เนื่องจากความคล้ายคลึงกันของแรงกดดันในการคัดเลือกที่แทกซี่กำลังประสบอยู่
ในแง่ของวิวัฒนาการสิ่งนี้ถูกตีความในแง่ของการดัดแปลง นั่นคือลักษณะที่ได้รับจากการลู่เข้าคือการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมดังกล่าวเนื่องจากจะเพิ่มความฟิตของพวกเขาไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง
อย่างไรก็ตามมีบางกรณีที่การบรรจบกันของวิวัฒนาการเกิดขึ้นและลักษณะไม่สามารถปรับตัวได้ นั่นคือเชื้อสายที่เกี่ยวข้องไม่ได้อยู่ภายใต้แรงกดดันที่เลือกเหมือนกัน
การบรรจบกันของวิวัฒนาการเทียบกับความเท่าเทียมกัน
ในวรรณคดีเป็นเรื่องปกติที่จะพบความแตกต่างระหว่างการลู่เข้าและการขนานกัน ผู้เขียนบางคนใช้ระยะทางวิวัฒนาการระหว่างกลุ่มที่จะเปรียบเทียบเพื่อแยกทั้งสองแนวคิด
การวิวัฒนาการซ้ำ ๆ ของลักษณะในสิ่งมีชีวิตสองกลุ่มหรือมากกว่านั้นถือเป็นความเท่าเทียมกันหากฟีโนไทป์ที่คล้ายกันวิวัฒนาการในเชื้อสายที่เกี่ยวข้องในขณะที่การบรรจบกันเกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของลักษณะที่คล้ายคลึงกันในเชื้อสายที่แยกจากกันหรือค่อนข้างห่างไกลกัน
คำจำกัดความอีกประการหนึ่งของการลู่เข้าและความขนานพยายามที่จะแยกพวกเขาออกจากกันในแง่ของเส้นทางการพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้าง ในบริบทนี้วิวัฒนาการคอนเวอร์เจนท์ก่อให้เกิดลักษณะที่คล้ายคลึงกันผ่านเส้นทางการพัฒนาที่แตกต่างกันในขณะที่วิวัฒนาการแบบคู่ขนานจะดำเนินการผ่านเส้นทางที่คล้ายคลึงกัน
อย่างไรก็ตามความแตกต่างระหว่างวิวัฒนาการแบบขนานและแบบคอนเวอร์เจนท์อาจเป็นที่ถกเถียงกันและจะซับซ้อนยิ่งขึ้นเมื่อเราลงลึกไปถึงการระบุพื้นฐานโมเลกุลของลักษณะที่เป็นปัญหา แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ แต่ผลของวิวัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดทั้งสองก็มีความสำคัญ
การบรรจบกับความแตกต่าง
แม้ว่าการคัดเลือกจะชอบฟีโนไทป์ที่คล้ายกันในสภาพแวดล้อมที่คล้ายคลึงกัน แต่ก็ไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่สามารถใช้ได้ในทุกกรณี
ความคล้ายคลึงกันจากมุมมองของรูปร่างและสัณฐานวิทยาสามารถทำให้สิ่งมีชีวิตแข่งขันกันได้ ด้วยเหตุนี้การคัดเลือกจึงทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตที่อยู่ร่วมกันในท้องถิ่นทำให้เกิดความตึงเครียดระหว่างระดับการบรรจบกันและความแตกต่างที่คาดหวังสำหรับที่อยู่อาศัยเฉพาะ
บุคคลที่อยู่ใกล้ชิดและมีช่องว่างที่ทับซ้อนกันอย่างมีนัยสำคัญเป็นคู่แข่งที่ทรงพลังที่สุดโดยพิจารณาจากความคล้ายคลึงทางฟีโนไทป์ของพวกเขาซึ่งทำให้พวกเขาใช้ประโยชน์จากทรัพยากรในลักษณะเดียวกัน
ในกรณีเหล่านี้การเลือกที่แตกต่างกันอาจนำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแผ่รังสีที่ปรับตัวได้ซึ่งเชื้อสายก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันโดยมีบทบาททางนิเวศวิทยาที่หลากหลายในระยะเวลาอันสั้น เงื่อนไขที่ส่งเสริมการแผ่รังสีแบบปรับตัว ได้แก่ ความแตกต่างของสิ่งแวดล้อมการไม่มีสัตว์นักล่าเป็นต้น
การแผ่รังสีแบบปรับตัวและวิวัฒนาการบรรจบกันถือเป็นสองด้านของ "เหรียญวิวัฒนาการ" เดียวกัน
การบรรจบกันเกิดขึ้นในระดับใด
ในการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างการบรรจบกันของวิวัฒนาการและแนวความคล้ายคลึงคำถามที่น่าสนใจมากเกิดขึ้น: เมื่อการคัดเลือกโดยธรรมชาติสนับสนุนการวิวัฒนาการของลักษณะที่คล้ายคลึงกันสิ่งนี้เกิดขึ้นภายใต้ยีนเดียวกันหรืออาจเกี่ยวข้องกับยีนและการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันซึ่งส่งผลให้เกิดฟีโนไทป์ที่คล้ายคลึงกันหรือไม่
จากหลักฐานที่สร้างขึ้นจนถึงตอนนี้คำตอบของทั้งสองคำถามดูเหมือนจะใช่ มีการศึกษาที่สนับสนุนทั้งข้อโต้แย้ง
แม้ว่าจนถึงขณะนี้ยังไม่มีคำตอบที่เป็นรูปธรรมว่าเหตุใดยีนบางตัวจึงถูก "ใช้ซ้ำ" ในวิวัฒนาการเชิงวิวัฒนาการ แต่ก็มีหลักฐานเชิงประจักษ์ที่พยายามอธิบายเรื่องนี้ให้ชัดเจน
การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับยีนเดียวกัน
ตัวอย่างเช่นการวิวัฒนาการซ้ำ ๆ ของเวลาออกดอกในพืชความต้านทานต่อยาฆ่าแมลงในแมลงและการสร้างเม็ดสีในสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังได้แสดงให้เห็นว่าเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับยีนเดียวกัน
อย่างไรก็ตามสำหรับลักษณะบางอย่างยีนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่สามารถเปลี่ยนแปลงลักษณะได้ ในกรณีของการมองเห็น: การเปลี่ยนแปลงของการมองเห็นสีจะต้องเกิดขึ้นในการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับยีน opsin
ในทางตรงกันข้ามในลักษณะอื่น ๆ ยีนที่ควบคุมนั้นมีจำนวนมากขึ้น ประมาณ 80 ยีนมีส่วนเกี่ยวข้องกับช่วงเวลาออกดอกของพืช แต่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดวิวัฒนาการโดยมีเพียงไม่กี่ยีน
ตัวอย่าง
ในปี 1997 มัวร์และวิลเมอร์สงสัยว่าปรากฏการณ์การบรรจบกันเป็นเรื่องธรรมดาเพียงใด
สำหรับผู้เขียนคำถามนี้ยังคงไม่มีคำตอบ พวกเขาโต้แย้งว่าจากตัวอย่างที่อธิบายจนถึงตอนนี้มีการบรรจบกันค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตามพวกเขายืนยันว่ายังคงมีการประเมินการบรรจบกันของวิวัฒนาการในสิ่งมีชีวิตอินทรีย์ต่ำกว่ามาก
ในหนังสือวิวัฒนาการเราพบตัวอย่างคลาสสิกมากมายของการบรรจบกัน หากผู้อ่านต้องการเพิ่มพูนความรู้ในเรื่องนี้เขาสามารถอ่านหนังสือของ McGhee (2011) ซึ่งเขาจะพบตัวอย่างมากมายในกลุ่มต่างๆของต้นไม้แห่งชีวิต
เที่ยวบินในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
ในสิ่งมีชีวิตอินทรีย์หนึ่งในตัวอย่างที่น่าทึ่งที่สุดของการบรรจบกันของวิวัฒนาการคือการปรากฏตัวของการบินในสัตว์มีกระดูกสันหลังสามสายพันธุ์ ได้แก่ นกค้างคาวและโพเทอโรแด็กทิลที่สูญพันธุ์ไปแล้วในปัจจุบัน
ในความเป็นจริงการมาบรรจบกันของกลุ่มสัตว์มีกระดูกสันหลังที่บินได้ในปัจจุบันนั้นนอกเหนือไปจากการดัดแปลง forelimbs เป็นโครงสร้างที่อนุญาตให้บินได้
ชุดของการปรับตัวทางสรีรวิทยาและกายวิภาคจะใช้ร่วมกันระหว่างทั้งสองกลุ่มเช่นลักษณะของการมีลำไส้ที่สั้นกว่าซึ่งสันนิษฐานว่าลดมวลของแต่ละคนในระหว่างการบินทำให้ราคาไม่แพงและมีอารมณ์มากขึ้น
ที่น่าแปลกใจยิ่งกว่านั้นนักวิจัยหลายคนพบว่าวิวัฒนาการมาบรรจบกันภายในกลุ่มค้างคาวและนกในระดับครอบครัว
ตัวอย่างเช่นค้างคาวในวงศ์ Molossidae มีลักษณะคล้ายกับสมาชิกในวงศ์ Hirundinidae (นกนางแอ่นและพันธมิตร) ในนก ทั้งสองกลุ่มมีลักษณะการบินอย่างรวดเร็วบนที่สูงมีปีกที่คล้ายกัน
ในทำนองเดียวกันสมาชิกของวงศ์ Nycteridae มาบรรจบกันหลายประการกับนกพาสซีรีน (Passeriformes) ทั้งสองบินด้วยความเร็วต่ำและมีความสามารถในการเคลื่อนที่ผ่านพืชพรรณ
ตลอดกาลและสัตว์ฟันแทะ
ตัวอย่างที่โดดเด่นของการบรรจบกันของวิวัฒนาการพบได้จากการวิเคราะห์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสองกลุ่ม: aye-Yesterday และ the squirrels
ปัจจุบันนกเอี้ยง (Daubentonia madagascariensis) ถูกจัดให้เป็นสัตว์จำพวกลิงชนิดหนึ่งที่พบเฉพาะถิ่นของมาดากัสการ์ อาหารที่ผิดปกติของพวกมันโดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยแมลง
ดังนั้นอาย - เอจึงมีการปรับตัวที่เกี่ยวข้องกับนิสัยทางโภชนาการเช่นการได้ยินเฉียบพลันนิ้วกลางยาวขึ้นและฟันที่มีฟันซี่โตขึ้น
ในแง่ของฟันปลอมนั้นมีลักษณะคล้ายกับฟันแทะในหลาย ๆ ด้าน ไม่เพียง แต่ในลักษณะของฟันเท่านั้น แต่ยังมีสูตรทางทันตกรรมที่คล้ายคลึงกันเป็นพิเศษอีกด้วย
การปรากฏตัวระหว่างแทกซ่าทั้งสองนั้นโดดเด่นมากจนนักอนุกรมวิธานกลุ่มแรกจำแนกว่าย - เอย์พร้อมกับกระรอกอื่น ๆ ในสกุล Sciurus
อ้างอิง
- ดูลิตเติ้ล RF (1994) วิวัฒนาการที่มาบรรจบกัน: จำเป็นต้องมีความชัดเจน แนวโน้มทางวิทยาศาสตร์ชีวเคมี, 19 (1), 15-18.
- Greenberg, G. , & Haraway, MM (1998). จิตวิทยาเปรียบเทียบ: หนังสือคู่มือ เลดจ์
- ไคลแมน, RM (2016). สารานุกรมชีววิทยาวิวัฒนาการ. สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Losos, JB (2013). คู่มือ Princeton สู่วิวัฒนาการ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน
- McGhee, GR (2554). วิวัฒนาการที่มาบรรจบกัน: รูปแบบที่ จำกัด สวยงามที่สุด MIT Press
- Morris, P. , Cobb, S. , & Cox, PG (2018). วิวัฒนาการมาบรรจบกันใน Euarchontoglires อักษรชีววิทยา, 14 (8), 20180366.
- ข้าวส. (2552). สารานุกรมแห่งวิวัฒนาการ. สำนักพิมพ์ Infobase.
- Starr, C. , Evers, C. , & Starr, L. (2010). ชีววิทยา: แนวคิดและการประยุกต์ใช้โดยไม่มีสรีรวิทยา การเรียนรู้ Cengage
- Stayton CT (2015). วิวัฒนาการบรรจบกันหมายถึงอะไร? การตีความการบรรจบกันและผลกระทบในการค้นหาข้อ จำกัด ของวิวัฒนาการ โฟกัสอินเทอร์เฟซ, 5 (6), 20150039
- Wake, DB, Wake, MH, & Specht, CD (2011) Homoplasy: ตั้งแต่การตรวจจับรูปแบบไปจนถึงการกำหนดกระบวนการและกลไกของวิวัฒนาการ วิทยาศาสตร์, 331 (6020), 1032-1035