Đồng tiến hóa và Tương tác giữa các loài

Khi hai loài tác động chọn lọc lẫn nhau một cách tương hỗ, chúng sẽ đồng tiến hóa, tạo ra các cuộc chạy đua vũ trang giữa kẻ săn mồi và con mồi, sự phù hợp chặt chẽ giữa các loài cộng sinh, và cuộc rượt đuổi không ngừng giữa vật chủ và ký sinh trùng.

Definition

Đồng tiến hóa là sự thay đổi tiến hóa tương hỗ ở các loài tương tác, trong đó mỗi loài đóng vai trò là một lực chọn lọc đối với loài kia, và tương tác giữa các loài là các mối quan hệ sinh thái mà thông qua đó sự chọn lọc đó diễn ra.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự thay đổi tiến hóa tương hỗ giữa các loài tương tác: đồng tiến hóa đối kháng và các cuộc chạy đua vũ trang trong hệ thống kẻ săn mồi-con mồi và vật chủ-ký sinh trùng, đồng tiến hóa tương hỗ trong thụ phấn và phát tán hạt, động lực học Nữ hoàng Đỏ, đồng tiến hóa khuếch tán so với đồng tiến hóa cặp đôi, và khảm địa lý trong đó đồng tiến hóa thay đổi giữa các quần thể. Nó đề cập đến cách các tương tác thúc đẩy sự đa dạng hóa và thích nghi.

Core questions

• Các loài tương tác thúc đẩy sự tiến hóa của nhau một cách tương hỗ như thế nào?
• Điều gì tạo ra các cuộc chạy đua vũ trang tiến hóa giữa các loài đối kháng?
• Đồng tiến hóa định hình các mối quan hệ cộng sinh như thụ phấn như thế nào?
• Tại sao đồng tiến hóa lại thay đổi theo địa lý giữa các quần thể?

Key theories

Động lực học Nữ hoàng Đỏ

Trong các tương tác đối kháng, mỗi loài phải tiếp tục tiến hóa chỉ để duy trì sự thích nghi tương đối của mình khi đối tác của nó cũng thích nghi ngược lại, sao cho sự thay đổi liên tục không mang lại lợi thế lâu dài, một cuộc đua không ngừng được Van Valen mô tả qua hình ảnh Nữ hoàng Đỏ.

Khảm địa lý của đồng tiến hóa

Bởi vì cường độ và kết quả của sự chọn lọc giữa các loài tương tác khác nhau giữa các địa phương, đồng tiến hóa diễn ra như một khảm dịch chuyển của các điểm nóng và điểm lạnh mà các đặc điểm của chúng được pha trộn bởi dòng gen.

Mechanisms

Đồng tiến hóa xảy ra khi một đặc điểm ở một loài tạo ra sự chọn lọc đối với một đặc điểm ở loài khác, và phản ứng tiến hóa của loài đó đến lượt mình lại làm thay đổi sự chọn lọc trở lại đối với loài thứ nhất. Trong các hệ thống đối kháng, điều này thúc đẩy sự leo thang của các cơ chế phòng thủ và phản phòng thủ, như khi thực vật tiến hóa độc tố và động vật ăn cỏ tiến hóa khả năng giải độc. Trong các mối quan hệ cộng sinh, nó có thể tinh chỉnh sự phù hợp giữa các đối tác, chẳng hạn như hình thái hoa và côn trùng thụ phấn. Bởi vì các quần thể tương tác trong các bối cảnh sinh thái và di truyền khác nhau, kết quả đồng tiến hóa thay đổi theo không gian, và dòng gen giữa chúng pha trộn các đặc điểm thích nghi cục bộ thành một khảm địa lý.

Clinical relevance

Tư duy đồng tiến hóa cung cấp thông tin cho việc quản lý sâu bệnh hại cây trồng, độ bền của cây trồng kháng sâu bệnh, sự tiến hóa của kháng thuốc và thuốc trừ sâu, và bảo tồn các mối quan hệ cộng sinh đồng tiến hóa như thụ phấn. Đây là bối cảnh giáo dục, không phải là chỉ định quản lý.

History

Ehrlich và Raven đã xây dựng khung lý thuyết đồng tiến hóa thực vật-động vật ăn cỏ vào năm 1964, và Van Valen đã đề xuất giả thuyết Nữ hoàng Đỏ vào năm 1973. Thompson đã phát triển lý thuyết khảm địa lý vào những năm 1990 và 2000, lồng ghép đồng tiến hóa vào sự chọn lọc biến đổi theo không gian giữa các quần thể tương tác.

Debates

Đồng tiến hóa cặp đôi so với đồng tiến hóa khuếch tán

Việc đồng tiến hóa thường liên quan đến sự thích nghi tương hỗ chặt chẽ giữa các cặp loài hay sự chọn lọc khuếch tán giữa nhiều loài tương tác vẫn đang được tranh luận, với hầu hết các trường hợp tự nhiên nằm giữa hai thái cực này.

Key figures

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

Seminal works

• thompson2005
• ehrlich1964
• vanvalen1973

Frequently asked questions

Giả thuyết Nữ hoàng Đỏ là gì?

Giả thuyết Nữ hoàng Đỏ cho rằng các loài trong các tương tác đối kháng phải liên tục tiến hóa chỉ để duy trì sự thích nghi của chúng khi kẻ thù của chúng cũng tiến hóa, được đặt tên theo nhân vật phải liên tục chạy để giữ nguyên vị trí.

Khảm địa lý của đồng tiến hóa là gì?

Đó là ý tưởng cho rằng đồng tiến hóa giữa các loài diễn ra khác nhau trên phạm vi phân bố của chúng, với một số nơi có sự chọn lọc mạnh mẽ và tương hỗ và những nơi khác thì yếu, tạo ra một bức tranh chắp vá các đặc điểm đồng tiến hóa cục bộ.