Коэволюция и межвидовые взаимодействия

Когда два вида взаимно оказывают селективное давление друг на друга, они коэволюционируют, порождая «гонки вооружений» хищников и жертв, тесное соответствие мутуалистов и постоянную погоню хозяев и паразитов.

Definition

Коэволюция — это взаимное эволюционное изменение взаимодействующих видов, при котором каждый выступает в качестве селективной силы для другого, а межвидовые взаимодействия — это экологические отношения, посредством которых осуществляется этот отбор.

Scope

Эта тема охватывает взаимные эволюционные изменения между взаимодействующими видами: антагонистическую коэволюцию и «гонки вооружений» в системах хищник-жертва и хозяин-паразит, мутуалистическую коэволюцию в опылении и распространении семян, динамику Красной Королевы, диффузную по сравнению с попарной коэволюцией, а также географическую мозаику, в которой коэволюция варьируется в разных популяциях. В ней рассматривается, как взаимодействия стимулируют диверсификацию и адаптацию.

Core questions

• Как взаимодействующие виды взаимно стимулируют эволюцию друг друга?
• Что порождает эволюционные «гонки вооружений» между антагонистами?
• Как коэволюция формирует мутуализмы, такие как опыление?
• Почему коэволюция географически варьируется в разных популяциях?

Key theories

Динамика Красной Королевы

В антагонистических взаимодействиях каждый вид должен продолжать эволюционировать просто для поддержания своей относительной приспособленности, поскольку его партнер контрадаптируется, так что непрерывные изменения не дают длительного преимущества — это вечная гонка, описанная Красной Королевой Ван Валена.

Географическая мозаика коэволюции

Поскольку сила и результат отбора между взаимодействующими видами различаются в разных местностях, коэволюция протекает как сдвигающаяся мозаика «горячих» и «холодных» точек, чьи признаки смешиваются потоком генов.

Mechanisms

Коэволюция происходит, когда признак у одного вида оказывает селективное давление на признак у другого, чей эволюционный ответ, в свою очередь, изменяет селективное давление на первый. В антагонистических системах это приводит к эскалации защитных и контрзащитных механизмов, как, например, когда растения развивают токсины, а травоядные — механизмы детоксикации. В мутуализме это может улучшать соответствие между партнерами, например, морфологию цветка и опылителя. Поскольку популяции взаимодействуют в различных экологических и генетических контекстах, коэволюционные результаты варьируются в пространстве, и поток генов между ними смешивает локально адаптированные признаки в географическую мозаику.

Clinical relevance

Коэволюционное мышление лежит в основе управления вредителями сельскохозяйственных культур и патогенами, долговечности устойчивых к вредителям культур, эволюции устойчивости к лекарствам и пестицидам, а также сохранения коэволюционировавших мутуализмов, таких как опыление. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.

History

Эрлих и Рейвен сформулировали концепцию коэволюции растений и травоядных в 1964 году, а Ван Вален предложил гипотезу Красной Королевы в 1973 году. Томпсон разработал теорию географической мозаики в 1990-х и 2000-х годах, встроив коэволюцию в пространственно изменчивый отбор среди взаимодействующих популяций.

Debates

Попарная против диффузной коэволюции

Обсуждается, включает ли коэволюция обычно тесную взаимную адаптацию между парами видов или диффузный отбор среди многих взаимодействующих видов, при этом большинство природных случаев находятся между крайностями.

Key figures

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

Seminal works

• thompson2005
• ehrlich1964
• vanvalen1973

Frequently asked questions

Что такое гипотеза Красной Королевы?

Гипотеза Красной Королевы утверждает, что виды в антагонистических взаимодействиях должны постоянно эволюционировать просто для поддержания своей приспособленности, поскольку их враги также эволюционируют; названа в честь персонажа, который должен постоянно бежать, чтобы оставаться на том же месте.

Что такое географическая мозаика коэволюции?

Это идея о том, что коэволюция между видами по-разному проявляется в пределах их ареалов, с некоторыми местами, где отбор силен и взаимен, и другими, где он слаб, создавая лоскутное одеяло локально коэволюционировавших признаков.