هم‌فرگشت

هم‌فرگشت (Coevolution) به تغییر تکاملی متقابل بین گونه‌های در حال تعامل اشاره دارد که منجر به رقابت تسلیحاتی بین گونه‌های متخاصم و سازگاری متقابل بین شرکا می‌شود.

Definition

هم‌فرگشت فرآیندی است که طی آن دو یا چند گونه در حال تعامل، فشارهای انتخابی متقابلی بر یکدیگر وارد می‌کنند، به طوری که تغییر تکاملی در یکی، تغییر در دیگری را به دنبال دارد. این فرآیند شامل هر دو تعامل متخاصمانه، مانند شکارچی و شکار، و تعاملات همزیستی، مانند گیاه و گرده‌افشان، می‌شود.

Scope

این موضوع شامل هم‌فرگشت متخاصمانه در سیستم‌های شکارچی-شکار و میزبان-انگل، هم‌فرگشت همزیستی مانند هم‌فرگشت بین گیاهان و گرده‌افشان‌ها، پویایی ملکه سرخ (Red Queen) در تغییر متقابل دائمی، و موزاییک جغرافیایی است که تنوعی از نتایج هم‌فرگشتی را در سراسر چشم‌اندازها ایجاد می‌کند.

Core questions

• چگونه فشارهای انتخابی متقابل، رقابت‌های تسلیحاتی هم‌فرگشتی را به پیش می‌برند؟
• هم‌فرگشت چگونه همزیستی‌هایی مانند روابط گیاه-گرده‌افشان را شکل می‌دهد؟
• فرضیه ملکه سرخ چیست و چگونه با هم‌فرگشت مرتبط است؟
• چرا نتایج هم‌فرگشتی از نظر جغرافیایی در محدوده یک گونه متفاوت است؟

Key theories

رقابت‌های تسلیحاتی هم‌فرگشتی

گونه‌های متخاصم، مانند انگل‌ها و میزبان‌ها یا گیاهان و گیاه‌خواران، انتخاب متقابلی را اعمال می‌کنند که منجر به تشدید سازگاری و پادسازگاری در طول زمان می‌شود.

موزاییک جغرافیایی هم‌فرگشت

از آنجایی که شدت و جهت تعاملات در فضا متفاوت است، هم‌فرگشت موزاییکی متغیر از جمعیت‌های سازگار محلی با نقاط داغ و سرد انتخاب متقابل را تولید می‌کند.

Mechanisms

هم‌فرگشت زمانی رخ می‌دهد که برازش (fitness) یک گونه به ویژگی‌های گونه دیگر وابسته باشد، بنابراین هر یک به عامل انتخابی برای دیگری تبدیل می‌شود. در تعاملات متخاصمانه، دفاع‌ها و پاددفاع‌ها در یک رقابت تسلیحاتی تشدید می‌شوند، مانند زمانی که گیاهان دفاع شیمیایی را تکامل می‌دهند و گیاه‌خواران سم‌زدایی را تکامل می‌دهند. در همزیستی‌ها، شرکا ویژگی‌هایی را تکامل می‌دهند که تبادل منافع را افزایش می‌دهد، که گاهی اوقات منجر به تطابق‌های دقیق مانند ریخت‌شناسی گل و گرده‌افشان می‌شود. پویایی ملکه سرخ تغییر متقابل مداومی را توصیف می‌کند که فقط برای حفظ برازش نسبی لازم است و در سیستم‌های میزبان-انگل و حفظ تولید مثل جنسی اهمیت دارد. از آنجایی که تعاملات از نظر جغرافیایی متفاوت هستند، هم‌فرگشت موزاییکی از نتایج واگرای محلی را ایجاد می‌کند.

Clinical relevance

هم‌فرگشت میزبان-انگل زیربنای تکامل مداوم حدت پاتوژن و مقاومت میزبان، ظهور بیماری‌های عفونی جدید، و پویایی‌های هم‌فرگشتی بین سیستم‌های ایمنی و پاتوژن‌های در حال تکامل سریع است که همگی برای زیست‌شناسی بیماری‌های عفونی محوری هستند.

History

مطالعه ارلیش و ریون در سال ۱۹۶۴ در مورد پروانه‌ها و گیاهان، هم‌فرگشت را رایج کرد و فرضیه ملکه سرخ وان والن در سال ۱۹۷۳، تغییر متقابل دائمی را چارچوب‌بندی کرد. نظریه موزاییک جغرافیایی تامپسون، که در سال ۲۰۰۵ تدوین شد، بر تنوع فضایی به عنوان یک ویژگی مرکزی پویایی‌های هم‌فرگشتی تأکید کرد.

Debates

گونه‌ها تا چه حد به صورت تنگاتنگ هم‌فرگشت می‌یابند؟

میزان هم‌فرگشت گونه‌های در حال تعامل به شیوه‌ای خاص و متقابل، در مقابل پاسخ پراکنده به بسیاری از شرکا یا به محیط گسترده‌تر، در انواع مختلف تعامل مورد بحث است.

Key figures

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

Seminal works

• thompson2005
• ehrlichRaven1969
• futuyma2017

Frequently asked questions

فرضیه ملکه سرخ چیست؟

این ایده، که به نام شخصیت در کتاب «آن‌سوی آینه» نامگذاری شده است، بیان می‌کند که گونه‌ها باید به تکامل خود ادامه دهند تا فقط برازش نسبی خود را در برابر رقبای، شکارچیان و انگل‌های در حال تکامل مداوم حفظ کنند؛ بنابراین هم‌فرگشت می‌تواند تغییرات دائمی را بدون پیشرفت خالص به دنبال داشته باشد.

آیا هم‌فرگشت همیشه متخاصمانه است؟

خیر. هم‌فرگشت شامل هر دو تعامل متخاصمانه، مانند رقابت‌های تسلیحاتی میزبان-انگل، و تعاملات همزیستی، مانند سازگاری متقابل گیاهان و گرده‌افشان‌هایشان برای منافع مشترک، می‌شود.