Узнайте что такое коэволюция, когда два вида приспосабливаются друг к другу и почему она становится причиной довольно интересных биологических явлений.
Что такое коэволюция
Коэволюция это процесс взаимного приспособления двух или более видов. Этот процесс может быть мутуалистическим (например, когда растения и опылители становятся лучше приспособленными друг к другу и оба получают выгоду) или антагонистическим (например, когда хозяева адаптируют защиту от паразитов, а паразиты встречно адаптируются, чтобы преодолеть защиту хозяина).
Коэволюция играет решающую роль в мире природы, приводя ко многим интересным биологическим явлениям. Она может помочь нам объяснить, почему эволюционировали определенные черты – от иммунных реакций до вирулентности (и даже павлиньего хвоста!), до закономерностей биоразнообразия и локальной адаптации и даже эволюции пола.
Что такое биотехнология: раскрытие потенциала
Одна из причин, почему коэволюция так интересна, заключается в том, что она может привести к всевозможным интересным динамикам, включая “гонки вооружений” и “флуктуационный отбор”.
Гонки вооружений между видами
Коэволюционные “гонки вооружений” происходят тогда, когда происходит направленный отбор на усиление защиты организма хозяина от паразитов и усиление контрприспособлений паразитов для преодоления этих защитных механизмов.
Это похоже на гонки вооружений, которые могут происходить между странами (например, между США и Советским Союзом во время холодной войны).
Предположим, что хозяин изначально восприимчив к заражению определенным паразитом (стадия 1). Если резистентность не слишком “дорога” для хозяина (например, она не уменьшает скорость роста хозяина или количество потомства, которое он производит), отбор будет способствовать развитию устойчивости хозяина к инфекции.
Теперь паразиты могут пытаться инфицировать своих хозяев (стадия 2), что приведет к отбору более инфекционных паразитов, способных преодолеть защитные силы хозяина (стадия 3). Этот процесс может повторяться, при этом хозяева развивают все большую устойчивость к инфекции (стадия 4), а паразиты становятся все более инфекционными (стадия 5).
Что такое микориза: симбиотические отношения в природе
Нестабильный отбор (флуктуационный отбор)
В отличие от гонки вооружений, где направление отбора не меняется (то есть всегда растет), флуктуационный отбор происходит, когда направление отбора меняется. Иногда это также называют динамикой Красной Королевы (в честь Красной Королевы из сказки Льюиса Кэрролла “Зазеркалье”) или коэволюционной цикличностью.
Первый тип флуктуационного отбора обусловлен затратами на приспособленность. Он начинается подобно гонке вооружений: хозяин, который сначала восприимчив к инфекции (стадия 1), может подвергнуться отбору на устойчивость (стадия 2), за которым следует отбор на большую инфекционность среди паразитов для преодоления устойчивости хозяина (стадия 3).
Что такое биотехнология: раскрытие потенциала
Однако для хозяина может быть слишком дорого продолжать повышать резистентность (например, ему придется отвлекать ограниченные ресурсы от других функций, таких как размножение), и поэтому он может потерять резистентность, которая является неэффективной (стадия 4).
Если повышение инфекционности паразита связано с определенными затратами (например, выработкой ферментов, которые больше не нужны для преодоления защиты организма хозяина), то отбор может способствовать менее инфекционным паразитам (стадия 1). Теперь мы возвращаемся в начало, и цикл может повторяться до бесконечности.
Второй тип флуктуационного отбора обусловлен отрицательным частотно-зависимым отбором. Он возникает, когда паразит должен соответствовать своему хозяину, чтобы заразить его. Можно представить, что у паразита есть ключ, который может открыть только соответствующий замок на клетках хозяина. Если ключ не подходит, паразит не может заразить хозяина.
От Дарвина до ДНК: что такое эволюция и теории эволюции?
Предположим, что возможны два типа замков и ключей, А и В, и что сначала в популяции много хозяев и паразитов типа А (стадия 1). Поскольку паразиты типа А могут заражать только хозяев типа А, хозяева типа В станут более распространенными в популяции (стадия 2).
Теперь наблюдается несоответствие между хозяевами типа В и паразитами типа А, что приведет к тому, что паразиты типа В станут более распространенными (стадия 3).
Как и на стадии 1, самый распространенный тип хозяина (тип В) теперь в невыгодном положении, поскольку он может быть заражен самым распространенным типом паразита (также типом В), и поэтому будет происходить отбор в пользу редкого типа хозяина (тип А).
Снова возникает несоответствие (стадия 4) между хозяевами типа А и паразитами типа В, что приведет к отбору паразитов типа А, которые станут более распространенными (стадия 1).
Теперь мы вернулись в начало, и цикл может повторяться до бесконечности.
