Koevolution

Koevolution ist eine wechselseitige evolutionäre Veränderung zwischen interagierenden Arten, die Wettrüsten zwischen Antagonisten und gegenseitige Anpassung zwischen Partnern vorantreibt.

Definition

Koevolution ist der Prozess, bei dem zwei oder mehr interagierende Arten wechselseitigen Selektionsdruck aufeinander ausüben, so dass eine evolutionäre Veränderung in der einen Art eine Veränderung in der anderen vorantreibt. Sie umfasst sowohl antagonistische Interaktionen, wie die zwischen Räuber und Beute, als auch mutualistische, wie die zwischen Pflanze und Bestäuber.

Scope

Dieses Thema behandelt antagonistische Koevolution in Räuber-Beute- und Wirt-Parasit-Systemen, mutualistische Koevolution, wie die zwischen Pflanzen und Bestäubern, die Rote-Königin-Dynamik der permanenten wechselseitigen Veränderung und das geografische Mosaik, das Variationen in koevolutionären Ergebnissen über Landschaften hinweg erzeugt.

Core questions

• Wie treiben wechselseitige Selektionsdrücke koevolutionäre Wettrüsten voran?
• Wie formt Koevolution Mutualismen wie Pflanzen-Bestäuber-Beziehungen?
• Was ist die Rote-Königin-Hypothese und wie hängt sie mit Koevolution zusammen?
• Warum variieren koevolutionäre Ergebnisse geografisch über das Verbreitungsgebiet einer Art?

Key theories

Koevolutionäre Wettrüsten

Antagonistische Arten, wie Parasiten und Wirte oder Pflanzen und Herbivoren, üben wechselseitige Selektion aus, die im Laufe der Zeit eine Eskalation von Anpassung und Gegenanpassung vorantreibt.

Geografisches Mosaik der Koevolution

Da die Stärke und Richtung von Interaktionen räumlich variieren, erzeugt Koevolution ein sich verschiebendes Mosaik lokal angepasster Populationen mit Hotspots und Coldspots wechselseitiger Selektion.

Mechanisms

Koevolution tritt auf, wenn die Fitness einer Art von den Merkmalen einer anderen abhängt, so dass jede zu einem Selektionsfaktor für die andere wird. Bei antagonistischen Interaktionen eskalieren Abwehrmechanismen und Gegenabwehrmechanismen in einem Wettrüsten, wie wenn Pflanzen chemische Abwehrmittel entwickeln und Herbivoren Entgiftungsmechanismen. Bei Mutualismen entwickeln Partner Merkmale, die den Austausch von Vorteilen verbessern, was manchmal zu einer engen Anpassung führt, wie bei der Morphologie von Blüten und Bestäubern. Die Rote-Königin-Dynamik beschreibt die kontinuierliche wechselseitige Veränderung, die erforderlich ist, um die relative Fitness aufrechtzuerhalten, wichtig in Wirt-Parasit-Systemen und für die Aufrechterhaltung der sexuellen Fortpflanzung. Da Interaktionen geografisch variieren, erzeugt Koevolution ein Mosaik lokal divergierender Ergebnisse.

Clinical relevance

Die Wirt-Parasit-Koevolution liegt der fortlaufenden Evolution der Pathogenvirulenz und der Wirtsresistenz, dem Auftreten neuer Infektionskrankheiten und der koevolutionären Dynamik zwischen Immunsystemen und sich schnell entwickelnden Pathogenen zugrunde, alles zentrale Aspekte der Infektionsbiologie.

History

Ehrlichs und Ravens Studie von 1964 über Schmetterlinge und Pflanzen popularisierte die Koevolution, und Van Valens Rote-Königin-Hypothese von 1973 rahmte die permanente wechselseitige Veränderung. Thompsons geografische Mosaiktheorie, die 2005 synthetisiert wurde, betonte die räumliche Variation als zentrales Merkmal der koevolutionären Dynamik.

Debates

Wie eng koevolvieren Arten?

Der Grad, in dem interagierende Arten auf spezifische, wechselseitige Weise koevolvieren, im Gegensatz zur diffusen Reaktion auf viele Partner oder die breitere Umwelt, wird über verschiedene Interaktionstypen hinweg diskutiert.

Key figures

• Paul Ehrlich
• Peter Raven
• Leigh Van Valen
• John Thompson

Seminal works

• thompson2005
• ehrlichRaven1969
• futuyma2017

Frequently asked questions

Was ist die Rote-Königin-Hypothese?

Es ist die Idee, benannt nach der Figur in Alice hinter den Spiegeln, dass Arten sich ständig weiterentwickeln müssen, nur um ihre relative Fitness gegenüber sich ständig entwickelnden Konkurrenten, Räubern und Parasiten aufrechtzuerhalten; Koevolution kann somit konstante Veränderung ohne Nettofortschritt vorantreiben.

Ist Koevolution immer antagonistisch?

Nein. Koevolution umfasst sowohl antagonistische Interaktionen, wie Wirt-Parasit-Wettrüsten, als auch mutualistische, wie die wechselseitige Anpassung von Pflanzen und ihren Bestäubern zum gegenseitigen Nutzen.