병렬 진화

Parallel evolution

병렬 진화는 밀접하게 관련되어 있지 않지만 유사한 진화 [1][2]압력에 대응하여 유사한 원래 특성을 공유하는 별개의 종에서 특성이 유사하게 발달하는 것이다.

병행 진화 대 수렴 진화

아미노산 위치에서의 진화.각각의 경우, 좌측종은 여러 종의 배열 비교로부터 추론된 가상의 공통 조상 중 단백질 내의 특정 위치에 알라닌(A)을 함유하는 것으로부터 변화하고, 현재의 형태로 세린(S)을 함유한다.오른쪽 종들은 첫 번째 종에 대한 아미노산 위치에서 발산 진화(알라닌 대신 트레오닌으로 대체), 병렬 진화(알라닌도 세린으로 대체), 또는 수렴 진화(트레오닌으로 대체)를 겪을 수 있다.

특정한 조상의 후손인 두 계통의 각각에서 발생하는 특정한 특성이 주어진다면, 이론상으로는 병렬과 수렴의 진화 추세를 엄격하게 정의하고, 그것들을 [2]서로 명확하게 구별하는 것이 가능하다.그러나 병렬 진화와 반대로 수렴을 정의하는 기준은 종종 실제로 불분명하기 때문에 일부 경우에는 임의 진단이 일반적이다.

두 종이 특정한 성격에서 유사할 때, 진화는 조상이 그 유사성을 공유한다면 평행으로 정의된다. 만약 그렇지 않다면, 그 종에서 그 성격의 진화는 수렴으로 정의된다.그러나 이 구별은 명확하지 않다.우선, 언급된 조건들은 부분적으로 정도의 문제이다; 모든 유기체는 다소 최근의 공통 조상을 공유한다.진화생물학에서는 비슷한 조상을 얼마나 거슬러 올라가야 하는지, 그리고 병렬 진화가 일어났다고 생각하기 위해 그 조상이 얼마나 유사해야 하는지에 대한 질문이 항상 해결되는 것은 아니다.따라서 몇몇 과학자들은 병렬 진화와 수렴 진화는 다소 구분할 [3]수 없다고 주장해왔다.다른 사람들은 평행 진화와 수렴 진화의 많은 중요한 차이점들이 [4]남아 있기 때문에 실제로는 회색 영역을 피해서는 안 된다고 주장한다.

조상의 형태가 불특정 또는 알려지지 않은 경우, 또는 고려되는 특성의 범위가 명확하게 명시되지 않은 경우, 병렬 진화와 수렴 진화의 구별은 더욱 주관적이게 된다.예를 들어, "블라인드 워치메이커"의 리차드 도킨스는 태반과 유대류 사이의 놀라운 유사성을 수렴 진화의 결과라고 설명합니다. 왜냐하면 각각의 조상 대륙에 있는 포유류는 공룡이 멸종하기 전에 오랜 진화 역사를 가지고 있었기 때문입니다.그러한 분리기간 동안 많은 목적적합한 차이가 누적될 수 있었을 것이다.스티븐 제이 굴드는 달랐다; 그는 모든 유대류와 태반의 공통 조상으로부터 시작되어 평행 진화에 이른 것과 같은 예들 중 일부를 묘사했다.그리고 유사성이 하나의 먼 조상에게서 유래한 공통 속성에서 진화했다고 개념적으로 설명할 수 있을 때, 그것은 합법적으로 병렬 진화로 간주될 수 있다.

이와는 대조적으로, 상당히 다른 구조들이 분명히 유사한 형태와 기능에 공존하고 있는 경우에는, 진화를 반드시 수렴으로 간주해야 한다.예를 들어, 섬모세포의 시스템과 섬모세포의 시스템과 매우 유사한 기초 물체로 이루어진 진핵 미생물인 Mixotricha paradusa를 생각해 보세요.그러나 조사 결과 섬모로 보이는 것은 실제로는 더 작은 공생 미생물인 것으로 밝혀졌으며, 이러한 경우 병렬 진화에 대한 의문은 없다.다시, 근본적으로 다른 조상들로부터 파생된 물고기와 고래의 다른 방향의 꼬리와 결과 후손들의 유사성은 따라서 수렴적으로 진화해야 합니다; 같은 생태 공간에서 계통이 동시에 함께 진화하지 않는 어떤 경우라도 수렴 진화로 설명될 수 있습니다.어느 시점엔가.

특성의 정의는 변화가 발산적으로 보이는지, 평행하게 보이는지 또는 수렴하는지를 결정하는 데 매우 중요합니다.예를 들어, 자이언트 판다의 세사모이드 "엄지"의 진화는 영장류, 특히 호미닌의 엄지손가락과 확실히 평행하지 않고, 형태학적으로도 영장류 엄지손가락과 다르지만, 어떤 관점에서 그것은 기능과 생김새가 수렴된 것으로 여겨질 수 있다.

위의 그림에서 세린과 트레오닌은 알코올 측쇄와 유사한 구조를 가지고 있기 때문에 아미노산이 개별적으로 고려되지 않고 유사성으로 그룹화되면 "분사"로 표시된 예는 "병렬"이라고 불립니다.또 다른 예로, 만약 두 종의 유전자가 특정 전사 인자에 의한 조절을 통해 동물의 동일한 영역으로 독립적으로 제한된다면, 이것은 병렬 진화의 경우로 설명될 수 있다 - 그러나 실제 DNA 배열의 검사는 아마도 개별 염기쌍의 위치에서의 발산적인 변화만을 보여줄 것이다.ew 전사인자 결합 부위는 유전자 내의 광범위한 장소에 유사한 효과를 가지고 첨가될 수 있다.

형태학적 구조의 호몰로지를 고려할 때 유사한 상황이 발생한다.예를 들어, 많은 곤충들은 두 쌍의 하늘을 나는 날개를 가지고 있다.딱정벌레의 경우 첫 번째 한 쌍의 날개가 날 때 거의 역할을 하지 않는 날개 덮개인 엘리라로 굳어지는 반면, 파리류의 경우 두 번째 한 쌍의 날개는 균형을 잡기 위해 사용되는 작은 할테어로 응축됩니다.만약 두 쌍의 날개가 서로 교환할 수 있는, 동질적인 구조로 간주된다면, 이것은 날개 수의 병렬적인 감소로 설명될 수 있지만, 그렇지 않다면 두 가지 변화는 각각 한 쌍의 날개에서 발산되는 변화이다.

수렴 진화와 유사하게, 진화 릴레이는 독립적인 종들이 어떻게 비슷한 생태계에서 진화를 통해 비슷한 특성을 획득하는지를 기술하지만, 상어, 고래, 어룡의 등지느러미와 같은 동시에 그러하지는 않습니다.

예

  • 포식자와 짝짓기 표시에 대한 경고의 역할을 하는 색채는 많은 다른 종에서 진화해 왔다.
  • 식물계에서, 평행 진화의 가장 친숙한 예는 잎의 형태이며, 그곳에서 매우 유사한 패턴이 여러 다른 속과 과에서 반복적으로 나타났다.
  • Arabidopsis thaliana에서는 개체군이 병렬 진화를 통해 지역 기후에 적응하는 것으로 제안되어 왔다.
  • 나비에게서 날개 색깔의 패턴에서 많은 밀접한 유사점이 발견되는데, 이는 과 내 또는 과 간 모두에 해당된다.
  • 구세계 고슴도치와 신대륙 고슴도치는 둘 다 놀라울 정도로 비슷한 부리 구조를 가지고 진화했다; 이것은 고슴도치, 에키드나, 텐렉에서 유사한 구조가 진화하면서 수렴 진화의 한 예이다.
  • 몇몇 멸종한 대룡들은 직립자세를 발전시켰으며 온혈동물이었을 것이다.이 두 가지 특성은 또한 대부분의 포유류에서 발견됩니다.현대의 악어는 네 개의 모따기 심장과 십자형 흉골을 가지고 있는데, 후자는 또한 양치류 포유류의 특징이다.
  • 멸종된 익룡과 새들은 날개와 뚜렷한 부리를 진화시켰지만 최근의 공통 조상은 아니다.
  • 내부 수정은 상어, 일부 양서류, 양막류에서 독립적으로 진화해왔다.
  • 파타지움은 날여우원숭이, 날다람쥐, 설탕 글라이더, 멸종된 볼라티코테륨과 같은 활공 포유동물에서 발견되는 다육질막이다.이 포유동물들은 모두 독립적으로 파타지움을 얻었다.
  • 파이로테리언은 프로보사이드와 유사한 신체 계획을 발전시켰다.
  • 멸종된 남미산 유제 토아테리움은 말과 구별하기 어려운 다리를 가지고 있었다.
  • 문어의 눈은 인간의 눈과 같은 복잡한 구조를 가지고 있다.그 결과, 사람의 눈을 사용하는 것이 부적절할 때 종종 눈에 대한 연구에서 대체된다.동물들이 척추동물과 무척추동물로 진화하던 시기에 두 종이 갈라졌기 때문에 이것은 놀라운 일이다.
  • 구세계 과와 신세계 과의 특정한 수상성 개구리 종인 '날으는' 개구리는 활공 비행 능력을 발전시켰다.그들은 "손과 발이 넓어지고, 모든 손가락과 발가락 사이에 물갈퀴가 꽉 차 있으며, 팔과 다리의 피부 측면 플랩이 있고, 코구멍 길이당 무게가 [6]감소한다."
  • 나무 식물의 습성은 관련이 없는 종류의 식물에서 따로 진화해 왔다.

유대류와 태반 사이의 병렬 진화

평행 진화의 많은 예는 포유류의 두 가지 주요 가지인 태반과 유대류에 의해 제공되며, 태반과 유대류는 곤드와날랜드와 같은 육지 생물이 약 1억 년 전에 해체된 후 독립적인 진화 경로를 따라왔다.남아메리카에서는 유대류와 태반이 생태계를 공유했고, 호주에서는 유대류가 우세했고, 구세계와 북미에서는 태반이 승리했습니다.그러나 6500만 년 전 공룡이 대멸종하기 전까지 이 모든 지역에서 포유류는 작고 생태계의 제한된 장소만을 채웠다.이 시기에, 세 대륙의 포유류는 훨씬 더 다양한 형태와 역할을 하기 시작했다.어떤 형태들은 각각의 환경에 고유한 것이었지만, 놀랍게도 비슷한 동물들은 종종 두세 개의 분리된 대륙에서 나타났다.태반 사브르 이빨 고양이(Machairodontinae)와 남미 유대 사브르 이빨 고양이(Thylacosmilus), 태즈메이니아 늑대와 유럽 늑대, 마찬가지로 유대류와 태반 두더지, 날다람쥐, 그리고 (논쟁의의 여지가 있는) 쥐 등이 그 예다.

레퍼런스

  1. ^ 평행진화의 예로는 파이로테리안족이 프로보시드와 유사한 신체계획을 진화시킨 것이 있을 수 있다.2007-07-13년 Wayback Machine에서 아카이브된 온라인 생물 용어집
  2. ^ a b Jang, J.와 Kumar, S. 1997.Wayback Machine에서 Archived 2016-03-03 아미노산 배열 수준에서 수렴 및 병렬 진화 검출.몰. 비올. 진화 14, 527-36
  3. ^ ARENDT, J; REZNICK, D (January 2008). "Convergence and parallelism reconsidered: what have we learned about the genetics of adaptation?". Trends in Ecology & Evolution. 23 (1): 26–32. doi:10.1016/j.tree.2007.09.011. PMID 18022278.
  4. ^ Pearce, T. (10 November 2011). "Convergence and Parallelism in Evolution: A Neo-Gouldian Account". The British Journal for the Philosophy of Science. 63 (2): 429–448. doi:10.1093/bjps/axr046.
  5. ^ 스턴스, F.W., C.B.펜스터(2013).Arabidopsis Thaliana의 자연 범위에 걸친 병렬 적응의 증거.생태와 진화http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.622/full
  6. ^ 에머슨, S.B., & Koehl, M.A.R. (1990)."새로운 운동 유형인 '날으는' 개구리의 진화에 있어서의 행동과 형태학적 변화의 상호작용."진화, 44(8) 1931-1946
메모들
  • 도킨스, R. 1986년시각장애인 시계 제작자.Norton & Company.
  • 1997년 5월생물학이란 무엇인가.하버드 대학 출판부
  • Schluter, D., E. A. Clifford, M. Nemethy, J. S. McKinnon.2004. 양적 특성의 병렬 진화 및 상속.미국 박물학자 163: 809–822.
  • 맥기, G.R. 2011컨버전스 진화: 제한된 형태가 가장 아름답습니다.캠브리지(MA) 매사추세츠 공과대학 출판사 이론생물학 비엔나 시리즈. 322쪽.