Дізнайтеся що таке коеволюція, коли два вида пристосовуються один до одного та чому вона стає причиною досить цікавих біологічних явищ.
Що таке коеволюція
Коеволюція це процес взаємного пристосування двох або більше видів. Цей процес може бути мутуалістичним (наприклад, коли рослини і запилювачі стають краще пристосованими один до одного і обидва отримують вигоду) або антагоністичним (наприклад, коли хазяї адаптують захист від паразитів, а паразити зустрічно адаптуються, щоб подолати захист хазяїна).
Від Дарвіна до ДНК: що таке еволюція та теорії еволюції?
Коеволюція відіграє вирішальну роль у світі природи, приводячи до багатьох цікавих біологічних явищ. Вона може допомогти нам пояснити, чому еволюціонували певні риси – від імунних реакцій до вірулентності (і навіть павиного хвоста!), до закономірностей біорізноманіття та локальної адаптації і навіть еволюції статі.
Одна з причин, чому коеволюція так цікава, полягає в тому, що вона може призвести до всіляких цікавих динамік, включаючи “гонки озброєнь” і “флуктуаційний відбір”.
Гонки озброєнь між видами
Коеволюційні “гонки озброєнь” відбуваються тоді, коли відбувається спрямований відбір на посилення захисту організму хазяїна від паразитів і посилення контрпристосувань паразитів для подолання цих захисних механізмів.
Що таке біосфера – найскладніша екосистеми Землі
Це схоже на гонки озброєнь, які можуть відбуватися між країнами (наприклад, між США і Радянським Союзом під час холодної війни).
Припустимо, що хазяїн спочатку сприйнятливий до зараження певним паразитом (стадія 1). Якщо резистентність не є надто “дорогою” для хазяїна (наприклад, вона не зменшує швидкість росту хазяїна або кількість потомства, яке він виробляє), відбір сприятиме розвитку стійкості хазяїна до інфекції.
Тепер паразити можуть намагатися інфікувати своїх хазяїв (стадія 2), що призведе до відбору більш інфекційних паразитів, здатних подолати захисні сили хазяїна (стадія 3). Цей процес може повторюватися, при цьому хазяї розвивають все більшу стійкість до інфекції (стадія 4), а паразити стають все більш інфекційними (стадія 5).
Нестабільний відбір (флуктуаційний добір)
На відміну від гонки озброєнь, де напрямок добору не змінюється (тобто завжди зростає), флуктуаційний добір відбувається, коли напрямок добору змінюється. Іноді це також називають динамікою Червоної Королеви (на честь Червоної Королеви з казки Льюїса Керрола “Задзеркалля”) або коеволюційною циклічністю.
Перший тип флуктуаційного добору зумовлений витратами на пристосованість. Він починається подібно до гонки озброєнь: хазяїн, який спочатку сприйнятливий до інфекції (стадія 1), може зазнати відбору на стійкість (стадія 2), за яким слідує відбір на більшу інфекційність серед паразитів для подолання стійкості хазяїна (стадія 3).
Що таке симбіоз? Як різні види співіснують для взаємної вигоди
Однак для хазяїна може бути занадто дорого продовжувати підвищувати резистентність (наприклад, йому доведеться відволікати обмежені ресурси від інших функцій, таких як розмноження), і тому він може втратити резистентність, яка є неефективною (стадія 4).
Якщо підвищення інфекційності паразита пов’язане з певними витратами (наприклад, виробленням ферментів, які більше не потрібні для подолання захисту організму хазяїна), то відбір може сприяти менш інфекційним паразитам (стадія 1). Тепер ми повертаємося на початок, і цикл може повторюватися до нескінченності.
Другий тип флуктуаційного відбору зумовлений негативним частотно-залежним відбором. Він виникає, коли паразит повинен відповідати своєму хазяїну, щоб заразити його. Можна уявити, що паразит має ключ, який може відкрити лише відповідний замок на клітинах хазяїна. Якщо ключ не підходить, паразит не може заразити хазяїна.
Рівні організації живого: від атомів до біосфери
Припустимо, що можливі два типи замків і ключів, А і В, і що спочатку в популяції багато хазяїв і паразитів типу А (стадія 1). Оскільки паразити типу А можуть заражати лише хазяїв типу А, хазяї типу В стануть більш поширеними в популяції (стадія 2).
Тепер спостерігається невідповідність між хазяями типу В і паразитами типу А, що призведе до того, що паразити типу В стануть більш поширеними (стадія 3).
Як і на стадії 1, найпоширеніший тип хазяїна (тип В) тепер у невигідному становищі, оскільки він може бути заражений найпоширенішим типом паразита (також типом В), і тому буде відбуватися відбір на користь рідкісного типу хазяїна (тип А).
Знову виникає невідповідність (стадія 4) між хазяями типу А і паразитами типу В, що призведе до відбору паразитів типу А, які стануть більш поширеними (стадія 1).
Тепер ми повернулися на початок, і цикл може повторюватися до нескінченності.
