Макроеволюція. Матеріали для учнів 11 класу.

  

Дивергенція - це в біології що таке? Приклади дивергенції

Дивергенція в біології - що це таке? У деяких випадках популяції, які проживають в екологічно різних периферійних середовищах, можуть виявляти генетичні відмінності від решти популяції, особливо там, де є велика різноманітність видів. Генетична дивергенція - це в біології процес, при якому дві або більше популяції предкового виду незалежним чином накопичують генетичні зміни (мутації), щоб провести здатне до виживання потомство. Генетичні відмінності серед дивергентных популяцій можуть включати мутації, які не впливають на фенотип, а також призводити до значних морфологічних і фізіологічних змін.

Генетична дивергенція

На рівні молекулярної генетики дивергенція в біології - це генетичні зміни, що відбуваються в результаті видоутворення. Проте дослідники стверджують, що малоймовірним є те, що подібне явище було наслідком одноразового та значною домінантної мутації на генетичному локусі. Якщо б це було можливим, то ці мутації не могли б бути передані наступним поколінням. Отже, більш вірогідним є варіант послідовної репродуктивної ізоляції, яка є результатом множинних дрібних мутацій в процесі еволюції.

Дивергентна еволюція

Згідно теорії еволюції, дивергенція в біології - це відносне явище, при якому спочатку подібні популяції накопичують відмінності в процесі еволюційного розвитку і поступово стають все більш виразними. Цей процес також відомий як "розбіжність" і був описаний в "Походження видів" (1859). Ще до Дарвіна багато лінії відходження від центрального видового типу були описані Альфредом Расселом Уоллесом в 1858 році. Згідно традиційної теорії еволюції, дивергенція служить двом основним цілям:

Вона дозволяє даному типу організму вижити в зміненому вигляді за рахунок використання нових біологічних ніш.

Це збільшення різноманітності підвищує адаптаційні можливості молодого покоління до різноманітних середовищ існування.

Ці припущення є суто гіпотетичними, так як довести їх експериментально дуже важко, практично неможливо.

Молекулярна дивергенція

Що це таке з точки зору молекулярної біології? Це частка нуклеотидів, які відрізняються між собою за двома сегментами ДНК. Також може відрізнятися відсоток амінокислот між двома поліпептидами. Термін "дивергенція" використовується в цьому контексті, оскільки існує припущення про те, що дві молекули є нащадками однієї родоначальної молекули. В процесі еволюції спостерігається не тільки розбіжність, але і злиття подій, таких як гібридизація і горизонтальний перенесення. І такі події відбуваються значно частіше. Молекулярні механізми еволюційної дивергенції генетичного матеріалу включають в себе нуклеотидні заміни, видалення, вставки, хромосомні рекомбінації, транспозиції і інверсії, дуплікації, перетворення і горизонтальний перенос генів. Число нуклеотидних замін є простою і корисною мірою ступеня дивергенції між двома послідовностями. Насправді існує кілька методів, доступних для оцінки числа нуклеотидних замін і побудови філогенетичного дерева, що відображає шлях розбіжності в процесі еволюції.

Аналог конвергенції

Дивергенція в біології - це аналог еволюційної конвергенції, під час якої організми, що мають несхожих предків, стали схожими з-за природного відбору. Наприклад, мухи і птиці еволюціонували, щоб бути схожими, в тому сенсі, що вони мають крила і може літати, хоча їх нелітаючі предки були зовсім інші. Насправді ці двоє належать до різних біологічних типів. Дивергенція в біології - це еволюційне подія, в якому виникло два морфологічних або молекулярних ознаки від загального предка. Ці характеристики були початково однакові, але стали різнорідні в процесі еволюції. У разі розбіжності повинна бути певна ступінь подібності між двома рисами, щоб висунути припущення про те, що був загальний предок. Для зближення, навпаки, повинна бути певна несхожість, так як певні риси були запозичені у абсолютно незалежних предків. Таким чином, відмінності між дивергенцією та конвергенцією є важко встановлюються.

Дивергенція в біології: картинки

Дивергентна еволюція (від лат. divergentia — розходження), як правило, є наслідком дифузії одного і того ж виду в різних і ізольованих середовищах. Можна навести такі приклади: більшість істот на планеті мають верхні кінцівки, у людей і приматів - це руки, у хребетних - лапи, у птахів - крила, у риб - плавники і так далі. Всі ці органи використовуються живими організмами по-різному, проте їх походження є ідентичним. Дивергенція може виникати в будь-якій групі споріднених організмів. Чим більше кількість наявних відмінностей, тим більше розбіжність. І таких прикладів у природі існує безліч, наприклад, лисиця. Якщо її місцем проживання є пустеля, то і шерсть тварини певного кольору допомагає замаскуватися від хижаків. Руда лисиця живе у лісах, де "червоне пальто" поєднується з місцевими краєвидами. У пустелі спека робить важким теплообмін, тому вуха у лисиці еволюціонували до великих розмірів, таким чином організм позбавляється від зайвого тепла. Вирішальне значення при цьому мають насамперед різні умови навколишнього середовища і вимоги до адаптації, а не генетичні відмінності. Якщо б вони жили в однаковій середовищі, цілком ймовірно, що вони б розвивалися аналогічним чином. Дивергентна еволюція - це підтвердження генетичної близькості.

Дивергенція в природі: приклади

Еволюція - це процес, в якому організми змінюються з плином часу. Головною особливістю є те, що все це відбувається дуже повільно і займає тисячі або навіть мільйони років. Дивергенція в біології - що це? Розглянемо, наприклад, зміна в організмі людини: хтось високий, хтось низький, деякі мають руде волосся, інші - чорні, є світлошкірі, є темношкірі. Подібно людям, інші живі організми, також мають багато варіацій у межах однієї популяції.

Дивергенція - це в біології (це приклади наочно показують) процес накопичення необхідних для виживання генних трансформацій. Можна навести такий приклад з реального життя. На Галапагоських островах є багато видів в'юрків. Коли Чарльз Дарвін відвідав ці місця, він зазначив, що ці тварини і справді схожі, але деякі ключові відмінності у них все ж є. Це розмір і форма їх дзьобів. Їх загальний предок зазнав адаптивну радіацію, сприяючи, таким чином, розвитку нових видів. Наприклад, на одному острові, де насіння було в достатку, дзьоби птахів як не можна краще підходили до поїдання такого виду їжі. На іншому острові будова дзьоба допомагало тварині поїдати комах. Зрештою, з'явилося багато нових видів, і кожен мав свої унікальні особливості.

Дивергентна еволюція відбувається, коли йдеться про появу нового біологічного виду. Як правило, це необхідно для того, щоб адаптуватися до різних умов навколишнього середовища. Гарним прикладом служить нога людини, яка сильно відрізняється від ноги мавпи, незважаючи на їх спільного предка - примату. Новий вид (в даному випадку люди) розвинувся, тому що більше не було необхідності лазити по деревах. Прямоходіння справило необхідні зміни в стопі для поліпшення швидкості, балансу та впевненого руху по земній поверхні. Хоча люди і мавпи генетично схожі, у них розвинулися різні фізичні риси, необхідні для виживання. 

Поясніть відміни між явищами конвергенції та дивергенції

Дивергенція – розходження ознак у споріднених організмів у процесі їх еволюції. Дивергенція виникає внаслідок пристосування організмів до різних умов існування (бурий і білий ведмідь). За сучасними уявленнями дивергенція виникає внаслідок розриваючого добору та ізоляції. [Розриваючий добір – один із видів природного добору, за якого не підтримуються середні ознаки, наприклад, популяції безкрилих і крилатих форм комах. На островах Океанії дують сильні вітри і комах із середньо розвинутими крилами зносить в океан і тому еволюційно вигідно підтримувати крайні форми, тобто або зовсім безкрилих комах, або комах із дуже добре розвинутими крилами]. Тобто найбільші переваги до виживання мають особини з крайніми ознаками, тоді як особини з середніми, схожими, ознаками гинуть у боротьбі за існування.
Конвергентна еволюція – еволюційний процес, що приводить до формування комплексу схожих ознак у представників неспоріднених груп. Наслідком конвергентної еволюції є конвергентна схожість, тобто схожість організмів, заснована не на їх спорідненості, а на близькому наборі ознак, що сформувався незалежно в різних групах. Основною причиною конвергентної еволюції вважається схожість екологічних ніш даних організмів.
Наприклад, відомим випадком конвергентної еволюції є формування схожих форм тіла у хижих акул, іхтіозаврів (дані — по викопних залишках) і дельфінів. Екологічна ніша крупного рухомого водного хижака — однакова для всіх трьох груп і висуває схожі вимоги до форми тіла тварини.
Ще одним прикладом конвергентної схожості є формування жорсткого важкого скелета із захисною функцією в різних групах сидячих тварин. Такі скелети характерні для губок (Porifera), кнідарій (Cnidaria), коралів (Anthozoa) і поткривників (Urochordata).