אבולוציה מקבילה

אבולוציה מקבילה (באנגלית: Parallel evolution) היא התפתחות דומה של תכונה במינים שונים שאינם קשורים זה לזה, אך חולקים תכונה מקורית דומה בתגובה ללחץ אבולוציוני דומה.^[1]^[2]

אבולוציה מקבילה מול אבולוציה מתכנסת

בהינתן תכונה המופיעה בכל אחת משתי שושלות שמקורן באב קדמון מוגדר, ניתן בתיאוריה להגדיר מגמות אבולוציוניות מקבילות ומתכנסות, ולהבדיל אותן זו מזו.^[2] אולם הקריטריונים להגדרת אבולוציה מתכנסת לעומת אבולוציה מקבילה אינם ברורים בפועל, כך שהבחנה שרירותית היא שכיחה. כאשר שני מינים חולקים את אותה התכונה, האבולוציה מוגדרת כמקבילה, באם ידוע כי האבות הקדמונים שלהם גם הם חלקו את הדמיון הזה. אם האבות הקדמוניים לא חלקו את אותה התכונה, הרי זו אבולוציה שמוגדרת כמתכנסת. עם זאת, התנאים האמורים הם עניין של מידה כי כל האורגניזמים חולקים אבות קדמונים משותפים. מדענים חלוקים בשאלה האם ההבחנה בין אבולוציה מקבילה לאבולוציה מתכנסת מועילה למדע.^[3]^[4]

אבולוציה מקבילה בין חיות כיס ובעלי שלייה

דוגמאות לאבולוציה מקבילה מספקים שני הענפים העיקריים של היונקים, בעלי שליה וחיות הכיס, אשר עברו שינויים במסלולים אבולוציוניים עצמאיים בעקבות הפרדות יבשות כמו גונדוונה לפני כ-100 מיליון שנה. באזור הנאוטרופי בדרום אמריקה, חיות כיס וחיות שלייה חלקו את אותה מערכת אקולוגית (לפני ההחלפה האמריקנית הגדולה); שבו מינים רבים של בעלי-חיים יבשתיים היגרו מאמריקה הצפונית דרך מרכז אמריקה לאמריקה הדרומית, ובכיוון ההפוך. באוסטרליה התקיימו חיות הכיס; ובעולם הישן ובאזור הנארקטי בצפון אמריקה חיו בעלי השליה. עם זאת, בכל האזורים האלה היונקים היו קטנים ומילאו רק מקומות מוגבלים במערכת האקולוגית עד לתקופת ההכחדה ההמונית של הדינוזאורים בתקופת הקרטיקון-פלאוגן, לפני 65 מיליון שנה. לאחר מכן, יונקים בכל שלוש היבשות החלו לקבל מגוון רחב יותר של צורות ותפקידים. כמה צורות היו ייחודיות לכל סביבה, אך בעלי-חיים דומים הופיעו לעיתים קרובות בשתיים או שלוש מהיבשות המופרדות. דוגמאות לכך הן החתולים בעלי השיניים^[5] ובעלי השליה השנחרבים (אנ')^[6] ואת בעלי ניבי-החרב הדרום אמריקאית -תיילקוסמילוס (אנ'), הזאב הטסמני והזאב המצוי האירופי; כמו גם חפרפרת כיס בעלת שלייה, הסנאי המעופף^[7] וככל הנראה אנטכינוס - קיפוד הנמלים.^[8]

אבולוציה מקבילה של תכונות יונקי-דבש וצופיתיים

אצל יונקי דבש וצופיתיים, שתי שושלות יונקי צוף בעולם החדש והישן, התפתחו במקביל תכונות התנהגותיות ואנטומיות ספציפיות. תכונות אלו של צורת מקור, אנזימי עיכול ואופן תעופה, מאפשרות למינים אלה להיות מותאמים בצורה מיטבית לגילדה האקולוגית של יניקת צוף או אכילת צוף מפרחים והאבקה, גומחות שמינים אלה תופסים. גומחות אלה מעוצבות על ידי תכונות זהות של הציפורים, שהתפתחו באבולוציה מקבילה. תסמונת התנהגותית שהתפתחה במקביל אצל הציפורים יוצרת גילדה של ציפורים וצמחים שכל אחד מנצל את מעורבותו של השני בהאבקת הפרחים הן בעולם הישן והן בעולם החדש.^[9]האבקה

המקור של יונקי צוף, ארוך ודמוי מחט, מאפשר להם לנוע במורד האבקן של הפרח ולהגיע אל הצוף שבתוכו. יונקי צוף עשויים להשתמש במקור המיוחד שלהם כדי לעסוק בשוד צוף, מנהג שנראה הן אצל יונקי הדבש והן אצל הצופיתיים: הציפור מקבלת צוף על ידי יצירת חור בבסיס עלה הכותרת של הפרח במקום להחדיר את מקורה דרך הצינור כפי שנעשה באופן סטנדרטי וכך "גוזלת" הציפור את הצוף מהפרח, כיוון שאינה מאביק אותו בתמורה.^[10]

יונקי צוף ופרחים אורניתופיליים (המתקיימים בסימביוזה עם ציפורים) מקיימים לעיתים קרובות יחסי גילדה הדדיים, יחסים שמתאפשרים ומסתייעם על ידי צורת הציפור, מקור המזון ויכולת העיכול של הציפור. תכונות אלה פועלות בהתאמה עם צורת הצינור, העמוד, האבקן, המכתש והעלי של הפרח והסתגלותן של הציפורים להאבקה ברחיפה או בישיבה. הציפורים אוכלות צוף באמצעות מקוריהן הארוכים והדקים, וכך אוספות אבקה על מקוריהן; אבקה זו מועברת לפרח הבא שהן ניזונות ממנו. הדדיות זו התפתחה במקביל בין עופות העולם הישן והעולם החדש והפרחים שלהם.^[11] נראה שבצופיתיים אנזימי העיכול התואמים את הרכב הצוף בפרחים שלהם. פעילות אנזימי העיכול התפתחה במקביל בין צמחים ומאביקים על פני יבשות, שכן שושלות יונקי הצוף פיתחו באופן עצמאי את היכולת לעכל את הצוף הספציפי לפרחים שלהם, וכתוצאה מכך נוצרו גילדות מובחנות.^[11]^[12]

היכולת של יונקי צוף לעכל סוכרוז גדולה בהרבה מזו של טקסונים אחרים של עופות. הבדל זה נובע מריכוז גבוה מקביל של האנזים סוכראז-איזומלטאז, שעושה הידרוליזה לסוכרוז. נראה שפעילות הסוכרז ליחידת שטח פנים מעיים גבוהה יותר אצל יונקי צוף מאשר אצל ציפורים אחרות. יונקי צוף אלה יכולים לעכל יותר סוכרוז במהירות רבה יותר בהשוואה לטקסונים אחרים.^[12] השערת המודולציה האדפטיבית המקבילה אינה חלה על יונקי צוף ואנזימים מעכלי סוכר. אין בהכרח בשתי שושלות של יונקי צוף ריכוזי סוכרז-איזומלטאז (sucrase-isomaltase) גבוהים, אף על פי שבני שני הטקסונים אוכלים צוף. השגה מקבילה של יכולת עיכול סוכרוז אנלוגית היא מסקנה סבירה מכיוון שאין סיבה נראית לעין אחרת לכך ששתי השושלות יחלקו את ריכוז האנזים הגבוה הזה.^[13]

לקריאה נוספת

מדיה וקבצים בנושא אבולוציה מקבילה בוויקישיתוף

ריצ'רד דוקינס. 1986. השען העיוור. Norton & Company
ארנסט מאייר. 1997. מהי ביולוגיה. הוצאת אוניברסיטת הרווארד
Schluter, D., EA Clifford, M. Nemethy, and JS McKinnon. 2004. אבולוציה מקבילה והורשה של תכונות כמותיות. American Naturalist 163: 809–822.
McGhee, GR 2011. אבולוציה מתכנסת: הצורות המוגבלות היפות ביותר. סדרת וינה בביולוגיה תאורטית, הוצאת המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, קיימברידג' (MA). 322 עמ'

קישורים חיצוניים

אבולוציה מקבילה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

הערות שוליים

^ Parallel evolution, an example may be the Pyrotherians evolved a body plan similar to proboscideans: Online Biology Glossary (אורכב 13.07.2007 בארכיון Wayback Machine)
^ ¹ ² Zhang, J. and Kumar, S. 1997. Detection of convergent and parallel evolution at the amino acid sequence level (אורכב 03.03.2016 בארכיון Wayback Machine). Mol. Biol. Evol. 14, 527-36.
^ Arendt, J.; REZNICK, D. (בינואר 2008). "Convergence and parallelism reconsidered: what have we learned about the genetics of adaptation?". Trends in Ecology & Evolution. 23 (1): 26–32. doi:10.1016/j.tree.2007.09.011. PMID 18022278. {{cite journal}}: (עזרה)
^ Pearce, T. (10 בנובמבר 2011). "Convergence and Parallelism in Evolution: A Neo-Gouldian Account". The British Journal for the Philosophy of Science. 63 (2): 429–448. doi:10.1093/bjps/axr046. {{cite journal}}: (עזרה)
^ Mauricio Anton, Manuel J. Salesa, Jorge Morales, Alan Turner, First known complete skulls of the scimitar-toothed cat Machairodus aphanistus (Felidae, Carnivora) from the Spanish late Miocene site of Batallones-1, Journal of Vertebrate Paleontology 24, 2004-12-10, עמ' 957–969 doi: 10.1671/0272-4634(2004)024[0957:FKCSOT]2.0.CO;2
^ Per Christiansen, Phylogeny of the sabertoothed felids (C arnivora: F elidae: M achairodontinae), Cladistics 29, 2013-10, עמ' 543–559 doi: 10.1111/cla.12008
^ Ellis Le G. Troughton, Diagnoses of new mammals from the South-West Pacific, Records of the Australian Museum 21, 1945-06-25, עמ' 373–376 doi: 10.3853/j.0067-1975.21.1945.551
^ Rat Mouse or Native Antechinus, Sunshine Coast Council (ב־Australian English)
^ Janeček, Štěpán; Chmel, Kryštof; Uceda Gómez, Guillermo; Janečková, Petra; Chmelová, Eliška; Sejfová, Zuzana; Luma Ewome, Francis (בפברואר 2020). "Ecological fitting is a sufficient driver of tight interactions between sunbirds and ornithophilous plants". Ecology and Evolution. 10 (4): 1784–1793. doi:10.1002/ece3.5942. ISSN 2045-7758. PMC 7042734. PMID 32128116. {{cite journal}}: (עזרה)
^ Juan Francisco Ornelas. Serrate Tomia: An Adaptation for Nectar Robbing in Hummingbirds?. The Auk, Volume 111, Issue 3, Januar 1994, Pages 703710.
^ ¹ ² Janeček, Štěpán; Bartoš, Michael; Njabo, Kevin Yana (2015-01-22). "Convergent evolution of sunbird pollination systems of Impatiens species in tropical Africa and hummingbird systems of the New World". Biological Journal of the Linnean Society. 115 (1): 127–133. doi:10.1111/bij.12475. ISSN 0024-4066.
^ ¹ ² McWhorter, Todd J.; Rader, Jonathan A.; Schondube, Jorge E.; Nicolson, Susan W.; Pinshow, Berry; Fleming, Patricia A.; Gutiérrez-Guerrero, Yocelyn T.; Martínez del Rio, Carlos (ביולי 2021). "Sucrose digestion capacity in birds shows convergent coevolution with nectar composition across continents". iScience. 24 (7): 102717. doi:10.1016/j.isci.2021.102717. ISSN 2589-0042. PMC 8246590. PMID 34235412. {{cite journal}}: (עזרה)
^ Karasov, W. H. (1992-09-01). "Tests of the adaptive modulation hypothesis for dietary control of intestinal nutrient transport". American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology (באנגלית). 263 (3): R496–R502. doi:10.1152/ajpregu.1992.263.3.R496. ISSN 0363-6119.

[1] Parallel evolution, an example may be the Pyrotherians evolved a body plan similar to proboscideans: Online Biology Glossary (אורכב 13.07.2007 בארכיון Wayback Machine)

[Zhang-2] ¹ ² Zhang, J. and Kumar, S. 1997. Detection of convergent and parallel evolution at the amino acid sequence level (אורכב 03.03.2016 בארכיון Wayback Machine). Mol. Biol. Evol. 14, 527-36.

[3] Arendt, J.; REZNICK, D. (בינואר 2008). "Convergence and parallelism reconsidered: what have we learned about the genetics of adaptation?". Trends in Ecology & Evolution. 23 (1): 26–32. doi:10.1016/j.tree.2007.09.011. PMID 18022278. {{cite journal}}: (עזרה)

[4] Pearce, T. (10 בנובמבר 2011). "Convergence and Parallelism in Evolution: A Neo-Gouldian Account". The British Journal for the Philosophy of Science. 63 (2): 429–448. doi:10.1093/bjps/axr046. {{cite journal}}: (עזרה)

[5] Mauricio Anton, Manuel J. Salesa, Jorge Morales, Alan Turner, First known complete skulls of the scimitar-toothed cat Machairodus aphanistus (Felidae, Carnivora) from the Spanish late Miocene site of Batallones-1, Journal of Vertebrate Paleontology 24, 2004-12-10, עמ' 957–969 doi: 10.1671/0272-4634(2004)024[0957:FKCSOT]2.0.CO;2

[6] Per Christiansen, Phylogeny of the sabertoothed felids (C arnivora: F elidae: M achairodontinae), Cladistics 29, 2013-10, עמ' 543–559 doi: 10.1111/cla.12008

[7] Ellis Le G. Troughton, Diagnoses of new mammals from the South-West Pacific, Records of the Australian Museum 21, 1945-06-25, עמ' 373–376 doi: 10.3853/j.0067-1975.21.1945.551

[8] Rat Mouse or Native Antechinus, Sunshine Coast Council (ב־Australian English)

[9] Janeček, Štěpán; Chmel, Kryštof; Uceda Gómez, Guillermo; Janečková, Petra; Chmelová, Eliška; Sejfová, Zuzana; Luma Ewome, Francis (בפברואר 2020). "Ecological fitting is a sufficient driver of tight interactions between sunbirds and ornithophilous plants". Ecology and Evolution. 10 (4): 1784–1793. doi:10.1002/ece3.5942. ISSN 2045-7758. PMC 7042734. PMID 32128116. {{cite journal}}: (עזרה)

[10] Juan Francisco Ornelas. Serrate Tomia: An Adaptation for Nectar Robbing in Hummingbirds?. The Auk, Volume 111, Issue 3, Januar 1994, Pages 703710.

[:0-11] ¹ ² Janeček, Štěpán; Bartoš, Michael; Njabo, Kevin Yana (2015-01-22). "Convergent evolution of sunbird pollination systems of Impatiens species in tropical Africa and hummingbird systems of the New World". Biological Journal of the Linnean Society. 115 (1): 127–133. doi:10.1111/bij.12475. ISSN 0024-4066.

[:1-12] ¹ ² McWhorter, Todd J.; Rader, Jonathan A.; Schondube, Jorge E.; Nicolson, Susan W.; Pinshow, Berry; Fleming, Patricia A.; Gutiérrez-Guerrero, Yocelyn T.; Martínez del Rio, Carlos (ביולי 2021). "Sucrose digestion capacity in birds shows convergent coevolution with nectar composition across continents". iScience. 24 (7): 102717. doi:10.1016/j.isci.2021.102717. ISSN 2589-0042. PMC 8246590. PMID 34235412. {{cite journal}}: (עזרה)

[13] Karasov, W. H. (1992-09-01). "Tests of the adaptive modulation hypothesis for dietary control of intestinal nutrient transport". American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology (באנגלית). 263 (3): R496–R502. doi:10.1152/ajpregu.1992.263.3.R496. ISSN 0363-6119.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]