Alternatyvus rūšiadarinis makroevoliucinės "Raudonosios karalienės" paaiškinimas
19 views
Skip to first unread message
Andrej Spiridonov
Mar 18, 2012, 6:27:17 AM3/18/12
to G-mokslai
"Raudonosios karalienes" hipotezė, kurią pateikė velionis paleobiologas-polimatas Lejus Van Valenas (apie jį plačiau G-moksluose: Leigh Van Valen...), aiškina kodėl skirtingų organizmų rūšių grupės atsiradusios vienu metu (taip vadinamos kohortos) išnyksta eksponentiškai mažėjant rūšių kiekiui bėgant laikui. Pagal Van Valeną, rūšys yra nuolatinėje kovoje už būvį su kitomis rūšimis, vykstant konkurencijai arba plėšrai. Jeigu vienos rūšies organizmų prisitaikymas padidėja, jos "priešininkių" turi sumažėti ir ilgainėje perspektyvoje tos priešininkės arba vėl atranda kokias "kontradaptacijas" arba labai greitai išnyksta. Dėl to, geologiniuose masteliuose rūšių išnykimo tikimybės nesikeičia - nes santykinis rūšių prisitaikymas nesikeičia. "Raudonosios karalienės" pasaulyje mikroevoliucija nulemiama stiprių biotinių sąveikų. Šie mikroevoliuciniai procesai tiesiogiai apibrėžia makroevoliucinius naujų rūšių formavimosi bei išnykimo dėsningumus. Rūšių likimai šiame pasaulyje pilnai priklausomi nuo organizmų lygio natūraliosios atrankos veikimo (Benton, 2010).
Tačiau, užpraeitais metais Didžiosios Britanijos ir JAV mokslininkai, išnagrinėję aibę skirtingiausių organizmų filogenijų, nustatė, kad šį pastovaus išmirimo bei pastovios naujovių generacijos dėsningumą veikiausiai nulemia kitoks procesas (Venditti et al., 2010; Benton, 2010). Žurnale "Nature" pateiktame straipsnyje, parodoma, kad pagrindinis rūšių pokyčių determinantas yra retos ir mažai nuspėjamos rūšiadaros o ne nuolatinis kitimas rūšių viduje, vykstant kovai tarp rūšių. Tokiu būdu, kaip rašo Michael Benton, pastovaus išnykimo dėsningumas pereina iš mikroevoliucinės paaiškinimų sferos į makroevoliucinę, kur rūšių grupės likimas nulemiamas ne atskirų organizmų prisitaikymo populiacijose bet naujų rūšių generavimo potencialo (Benton, 2010) (kitais žodžiais tariant, rūšių atrankos).
Tyrimo autoriai, tam kad atskleistu, kokiu būdu akumuliuojasi požymių skirtumai, panaudojo 101 organizmų grupės filogenijas bei suskaičiavo šakų ilgius tarp vidinių filogenijų mazgų, kurie savo ruožtu parodo, kiek požymių akumuliuojasi tarp rūšiadarų bei kiek tarp tų įvykių praeina laiko (Venditti et al., 2010). Reikalas yra tame, kad pastovius išmirimus bei pastovią naujovių generaciją, kaip rūšiadarų taip ir anagenezės rūšių viduje metu, gali sukelti skirtingi evoliuciniai mechanizmai. Todėl, autoriai palygino gautus filogenetinių šakų ilgių pasiskirstymus su eile žinomu statistinių pasiskirstymų, kiekvienas iš kurių atsiranda dėka skirtingų evoliucinių procesų veikimo. Jeigu rūšiadarą (labai didelę divergenciją tarp pradinių vienos rūšies populiacijų) nulemia daugybė nepriklausomų veiksnių, kurie prisideda sumuojantis, tuomet medžių šakų ilgių pasiskirstymas turės normalaus pasiskirstymo formą. Jeigu rūšiadara nulemia daugybė veiksnių, kurie veikia dauginamai vienas kitą, tuomet pasiskirstymas turės log-normalią formą. Jeigu faktoriai yra ganėtinai reti bei duoda didelius efektus požymiuse - tuomet medžių šakų ilgių pasiskirstymas turės Puasono pasiskirstymo formą. Jeigu tie veiksniai turi pakankamai galios, kad galėtu sukelti rūšiadaras, tuomet filogenijų šakų ilgių pasiskirstymas turės eksponentinę formą, atitinkančia laukimo laiką tarp retų Puasoninių įvykių (pvz. retų populiacijų izoliacinių įvykiu, pasikeičiant vietovės geomorfologijai). O jeigu šių retų įvykių sukeliančių momentines rūšiadaras tikimybė keičiasi bėgant laikui, tuomet tokio proceso šakų ilgio pasiskirstymą gali aprašyti Weibulio pasiskirstymas arba dar vienas variabilių greičių eksponentinio pasiskirstymo variantas. Faktiškai visi nagrinėti pasiskirstymai, gerai pastebėjo autoriai, išskyrus normalųjį, gali pateikti beveik neatskiriamas pasiskirstimų formas, nors ir patys procesai kurie sugeneravo tuos pasiskirstymus, gali būti labai skirtingi [Įvairias pasiskirstymų formas ir jas generuojančias funkcijas, galite pamatyti prisegtame paveikslėlyje iš nagrinėjamo straipsnio - Saku _ilgiu _pasiskirstymai.jpg].
Atliekant skirtingų pasiskirstymų pritaikymus, buvo nustatyta koks yra skirtingų procesų nulemiančių divergenciją tarp rūšių, veiksnių įtaka skirtingose organizmų grupėse (nuo kačių iki rožių). Didžiausią palaikymą tarp visų modelių sulaukė paprasčiausias eksponentinis šakų ilgio pasiskirstymas - Ivairiu _modeliu _pritaikymu _palyginimai.jpg. Kur kas mažesnius palaikymus turėjo Weibulio, kintamų greičių bei log-normalusis pasiskirstymai. Tuo tarpu normalusis pasiskirstymas, kuris asocijuojasi su nuolatine divergencija ir klasikiniu "Raudonosios karalienės" scenarijumi, beveik neturėjo palaikymo, nagrinėjant filogenijas. Taigi, pastovus rūšiadaros greitis yra palaikomas ne nuolatinio biotinio natūraliosios atrankos preso bet homogeninių laike retų įvykių, kurie sukelia reprodukcines izoliacijas tarp esamų rūšių populiacijų. Šių reprodukcinių izoliacijų priežastys gali būti kaip abiotinės (pvz. geografinė izoliacija) taip ir biotinės (chromosomų skaičiaus pasikeitimas, nesuderinamų mutacijų atsiradimas, elgesio susijusio su reprodukcija pasikeitimas ir pan.). Autoriai rašo, tam kad tyrėjai galėtu suprasti kodėl vienos grupės turi daugiau rūšių nei kitos, reikės sudaryti visų veiksnių rinkinius, kurie gali nulemti spontanines rūšiadaras ir kuriais pasižymi nagrinėjamos grupės o ne koncentruotis ties tuo kokia kryptimi turėtu kisti esami organizmai, sąveikaujant su kitomis rūšimis.
Nuorodos susijusiomis temomis į G-mokslus:
Darvinas 200 [Raudonoji Karalienė ar Rūmų Juokdarys? Kokios yra evoliucijos priežastys?]
Darvinas 200 [Adaptacinių radiacijų evoliuciniai mechanizmai]
Filogenetinė sistematika - biologijos pažinimo medis [Darvinas 200]
Kodėl ir kaip įvyko dinozaurų įsigalėjimas?
Rūšių atranka - makroevoliucija aukštesniame hierarchiniame lygyje
Būrių egzistavimo trukmė priklauso nuo genčių trukmės, bet ne nuo jų kiekio
Evoliucinių pokyčių greičių pasiskirstymas, priklausomai nuo matavimo laiko, galimos jo priežastys bei kodėl milijonas metų yra stebuklingas kaičius?
Nuorodos:
Venditti, C., Meade, A. & Pagel, M. 2010. Phylogenies reveal new interpretation of speciation and the Red Queen. Nature 463, 349–352 - Straipsnis "Nature" žurnale apie filogenetinius skirtingų biologinių grupių rūšiadaros tempų tyrimus bei naująją Raudonosios karalienės fenomeno interpretaciją.
Benton Michael. 2010. New take on the Red Queen. Nature 463, pp. 306-307 - Straipsnis "Nature" žurnale atskleidžiantis makroevoliucinės Raudonosios karalienės teorijų, surinktų duomenų problematikas.
--
AS
Tačiau, užpraeitais metais Didžiosios Britanijos ir JAV mokslininkai, išnagrinėję aibę skirtingiausių organizmų filogenijų, nustatė, kad šį pastovaus išmirimo bei pastovios naujovių generacijos dėsningumą veikiausiai nulemia kitoks procesas (Venditti et al., 2010; Benton, 2010). Žurnale "Nature" pateiktame straipsnyje, parodoma, kad pagrindinis rūšių pokyčių determinantas yra retos ir mažai nuspėjamos rūšiadaros o ne nuolatinis kitimas rūšių viduje, vykstant kovai tarp rūšių. Tokiu būdu, kaip rašo Michael Benton, pastovaus išnykimo dėsningumas pereina iš mikroevoliucinės paaiškinimų sferos į makroevoliucinę, kur rūšių grupės likimas nulemiamas ne atskirų organizmų prisitaikymo populiacijose bet naujų rūšių generavimo potencialo (Benton, 2010) (kitais žodžiais tariant, rūšių atrankos).
Tyrimo autoriai, tam kad atskleistu, kokiu būdu akumuliuojasi požymių skirtumai, panaudojo 101 organizmų grupės filogenijas bei suskaičiavo šakų ilgius tarp vidinių filogenijų mazgų, kurie savo ruožtu parodo, kiek požymių akumuliuojasi tarp rūšiadarų bei kiek tarp tų įvykių praeina laiko (Venditti et al., 2010). Reikalas yra tame, kad pastovius išmirimus bei pastovią naujovių generaciją, kaip rūšiadarų taip ir anagenezės rūšių viduje metu, gali sukelti skirtingi evoliuciniai mechanizmai. Todėl, autoriai palygino gautus filogenetinių šakų ilgių pasiskirstymus su eile žinomu statistinių pasiskirstymų, kiekvienas iš kurių atsiranda dėka skirtingų evoliucinių procesų veikimo. Jeigu rūšiadarą (labai didelę divergenciją tarp pradinių vienos rūšies populiacijų) nulemia daugybė nepriklausomų veiksnių, kurie prisideda sumuojantis, tuomet medžių šakų ilgių pasiskirstymas turės normalaus pasiskirstymo formą. Jeigu rūšiadara nulemia daugybė veiksnių, kurie veikia dauginamai vienas kitą, tuomet pasiskirstymas turės log-normalią formą. Jeigu faktoriai yra ganėtinai reti bei duoda didelius efektus požymiuse - tuomet medžių šakų ilgių pasiskirstymas turės Puasono pasiskirstymo formą. Jeigu tie veiksniai turi pakankamai galios, kad galėtu sukelti rūšiadaras, tuomet filogenijų šakų ilgių pasiskirstymas turės eksponentinę formą, atitinkančia laukimo laiką tarp retų Puasoninių įvykių (pvz. retų populiacijų izoliacinių įvykiu, pasikeičiant vietovės geomorfologijai). O jeigu šių retų įvykių sukeliančių momentines rūšiadaras tikimybė keičiasi bėgant laikui, tuomet tokio proceso šakų ilgio pasiskirstymą gali aprašyti Weibulio pasiskirstymas arba dar vienas variabilių greičių eksponentinio pasiskirstymo variantas. Faktiškai visi nagrinėti pasiskirstymai, gerai pastebėjo autoriai, išskyrus normalųjį, gali pateikti beveik neatskiriamas pasiskirstimų formas, nors ir patys procesai kurie sugeneravo tuos pasiskirstymus, gali būti labai skirtingi [Įvairias pasiskirstymų formas ir jas generuojančias funkcijas, galite pamatyti prisegtame paveikslėlyje iš nagrinėjamo straipsnio - Saku _ilgiu _pasiskirstymai.jpg].
Atliekant skirtingų pasiskirstymų pritaikymus, buvo nustatyta koks yra skirtingų procesų nulemiančių divergenciją tarp rūšių, veiksnių įtaka skirtingose organizmų grupėse (nuo kačių iki rožių). Didžiausią palaikymą tarp visų modelių sulaukė paprasčiausias eksponentinis šakų ilgio pasiskirstymas - Ivairiu _modeliu _pritaikymu _palyginimai.jpg. Kur kas mažesnius palaikymus turėjo Weibulio, kintamų greičių bei log-normalusis pasiskirstymai. Tuo tarpu normalusis pasiskirstymas, kuris asocijuojasi su nuolatine divergencija ir klasikiniu "Raudonosios karalienės" scenarijumi, beveik neturėjo palaikymo, nagrinėjant filogenijas. Taigi, pastovus rūšiadaros greitis yra palaikomas ne nuolatinio biotinio natūraliosios atrankos preso bet homogeninių laike retų įvykių, kurie sukelia reprodukcines izoliacijas tarp esamų rūšių populiacijų. Šių reprodukcinių izoliacijų priežastys gali būti kaip abiotinės (pvz. geografinė izoliacija) taip ir biotinės (chromosomų skaičiaus pasikeitimas, nesuderinamų mutacijų atsiradimas, elgesio susijusio su reprodukcija pasikeitimas ir pan.). Autoriai rašo, tam kad tyrėjai galėtu suprasti kodėl vienos grupės turi daugiau rūšių nei kitos, reikės sudaryti visų veiksnių rinkinius, kurie gali nulemti spontanines rūšiadaras ir kuriais pasižymi nagrinėjamos grupės o ne koncentruotis ties tuo kokia kryptimi turėtu kisti esami organizmai, sąveikaujant su kitomis rūšimis.
Nuorodos susijusiomis temomis į G-mokslus:
Darvinas 200 [Raudonoji Karalienė ar Rūmų Juokdarys? Kokios yra evoliucijos priežastys?]
Darvinas 200 [Adaptacinių radiacijų evoliuciniai mechanizmai]
Filogenetinė sistematika - biologijos pažinimo medis [Darvinas 200]
Kodėl ir kaip įvyko dinozaurų įsigalėjimas?
Rūšių atranka - makroevoliucija aukštesniame hierarchiniame lygyje
Būrių egzistavimo trukmė priklauso nuo genčių trukmės, bet ne nuo jų kiekio
Evoliucinių pokyčių greičių pasiskirstymas, priklausomai nuo matavimo laiko, galimos jo priežastys bei kodėl milijonas metų yra stebuklingas kaičius?
Nuorodos:
Venditti, C., Meade, A. & Pagel, M. 2010. Phylogenies reveal new interpretation of speciation and the Red Queen. Nature 463, 349–352 - Straipsnis "Nature" žurnale apie filogenetinius skirtingų biologinių grupių rūšiadaros tempų tyrimus bei naująją Raudonosios karalienės fenomeno interpretaciją.
Benton Michael. 2010. New take on the Red Queen. Nature 463, pp. 306-307 - Straipsnis "Nature" žurnale atskleidžiantis makroevoliucinės Raudonosios karalienės teorijų, surinktų duomenų problematikas.
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages