CO-EVOLUTIE: THEORIE, TYPEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2025

De co- evolutie is een wederkerige evolutionaire verandering waarbij twee of meer soorten betrokken zijn. Het fenomeen is het resultaat van de interactie tussen hen. De verschillende interacties die plaatsvinden tussen organismen - concurrentie, uitbuiting en mutualisme - leiden tot belangrijke gevolgen in de evolutie en diversificatie van de geslachten in kwestie.

Enkele voorbeelden van evolutionaire systemen zijn de relatie tussen parasieten en hun gastheren, de planten en herbivoren die zich ermee voeden, of de antagonistische interacties die optreden tussen roofdieren en hun prooi.

Bron: Brocken Inaglory

Co-evolutie wordt beschouwd als een van de verschijnselen die verantwoordelijk zijn voor de grote diversiteit die we vandaag bewonderen, veroorzaakt door interacties tussen soorten.

In de praktijk is het niet eenvoudig om te bewijzen dat een interactie een co-evolutie is. Hoewel de interactie tussen twee soorten schijnbaar perfect is, is het geen betrouwbaar bewijs van het co-evolutieproces.

Eén benadering is om fylogenetische studies te gebruiken om te testen of er een vergelijkbaar patroon van diversificatie bestaat. In veel gevallen, wanneer de fylogenieën van twee soorten congruent zijn, wordt aangenomen dat er co-evolutie is tussen beide geslachten.

Soorten interactie

Voordat we ingaan op de kwesties die verband houden met co-evolutie, is het noodzakelijk om de soorten interacties te noemen die tussen soorten voorkomen, aangezien deze zeer belangrijke evolutionaire gevolgen hebben.

Wedstrijd

Soorten kunnen concurreren en deze interactie leidt tot negatieve effecten op de groei of voortplanting van de betrokken individuen. Competitie kan intraspecifiek zijn, als het voorkomt tussen leden van dezelfde soort, of interspecifiek, wanneer individuen tot verschillende soorten behoren.

In de ecologie wordt het "principe van competitieve uitsluiting" gebruikt. Dit concept stelt voor dat de soorten die strijden om dezelfde hulpbronnen niet op een stabiele manier kunnen concurreren als de rest van de ecologische factoren constant blijft. Met andere woorden, twee soorten nemen niet dezelfde niche in.

Bij dit soort interactie sluit de ene soort de andere altijd uit. Of ze zijn onderverdeeld in een bepaalde dimensie van de nis. Als twee soorten vogels zich bijvoorbeeld voeden met hetzelfde en dezelfde rustplaatsen hebben, kunnen ze, om naast elkaar te blijven bestaan, hun activiteitspieken op verschillende tijdstippen van de dag hebben.

Exploitatie

Een tweede type interactie tussen soorten is uitbuiting. Hier stimuleert een soort X de ontwikkeling van een soort Y, maar deze Y remt de ontwikkeling van X. Typische voorbeelden zijn interacties tussen roofdier en prooi, parasieten met gastheren en planten met herbivoren.

In het geval van herbivoren is er een constante evolutie van ontgiftingsmechanismen in het licht van secundaire metabolieten die de plant produceert. Evenzo evolueert de plant efficiënter naar gifstoffen om ze te verdrijven.

Hetzelfde geldt voor de interactie tussen roofdieren en prooien, waarbij prooien voortdurend hun ontsnappingsvermogen verbeteren en roofdieren hun aanvalsvermogen vergroten.

Mutualisme

Het laatste type relatie betreft een voordeel of een positieve relatie voor beide soorten die deelnemen aan de interactie. Er is dan sprake van een "wederzijdse uitbuiting" tussen de soorten.

Het mutualisme tussen insecten en hun bestuivers vertaalt zich bijvoorbeeld in voordelen voor beide: insecten (of elke andere bestuiver) profiteren van plantvoedingsstoffen, terwijl planten verspreiding van hun gameten krijgen. Symbiotische relaties zijn een ander bekend voorbeeld van mutualisme.

Definitie van co-evolutie

Co-evolutie vindt plaats wanneer twee of meer soorten de evolutie van de andere beïnvloeden. Strikt genomen verwijst co-evolutie naar de wederzijdse invloed tussen soorten. Het is noodzakelijk om het te onderscheiden van een andere gebeurtenis die sequentiële evolutie wordt genoemd, aangezien er gewoonlijk verwarring bestaat tussen de twee verschijnselen.

Opeenvolgende evolutie vindt plaats wanneer de ene soort een effect heeft op de evolutie van de andere, maar hetzelfde gebeurt niet andersom - er is geen wederkerigheid.

De term werd in 1964 voor het eerst gebruikt door onderzoekers Ehrlich en Raven.

Het werk van Ehrlich en Raven over de interactie tussen lepidoptera en planten inspireerde opeenvolgende onderzoeken naar "co-evolutie". De term raakte echter vervormd en verloor na verloop van tijd betekenis.

De eerste persoon die echter een studie uitvoerde met betrekking tot de co-evolutie tussen twee soorten was Charles Darwin, toen hij in The Origin of Species (1859) de relatie tussen bloemen en bijen noemde, hoewel hij het woord niet gebruikte. co-evolutie ”om het fenomeen te beschrijven.

Definitie van Janzen

Dus in de jaren 60 en 70 was er geen specifieke definitie, totdat Janzen in 1980 een notitie publiceerde die erin slaagde de situatie te corrigeren.

Deze onderzoeker definieerde de term co-evolutie als: "een kenmerk van de individuen van een populatie die verandert als reactie op een ander kenmerk van de individuen van een tweede populatie, gevolgd door een evolutionaire reactie in de tweede populatie op de verandering die in de eerste wordt geproduceerd".

Hoewel deze definitie zeer nauwkeurig is en bedoeld was om de mogelijke dubbelzinnigheden van het co-evolutionaire fenomeen op te helderen, is het niet praktisch voor biologen, aangezien het moeilijk te bewijzen is.

Op dezelfde manier impliceert eenvoudige co-aanpassing geen co-evolutieproces. Met andere woorden, de waarneming van een interactie tussen beide soorten is geen robuust bewijs om ervoor te zorgen dat we geconfronteerd worden met een co-evolutie.

Voorwaarden voor co-evolutie

Er zijn twee vereisten om het fenomeen van co-evolutie te laten plaatsvinden. Een daarvan is specificiteit, aangezien de evolutie van elk kenmerk of kenmerk in één soort het gevolg is van de selectieve druk die wordt opgelegd door de kenmerken van de andere soorten die bij het systeem betrokken zijn.

De tweede voorwaarde is wederkerigheid - de karakters moeten samen evolueren (om verwarring met opeenvolgende evolutie te voorkomen).

Theorieën en hypothesen

Er zijn een aantal theorieën die verband houden met co-evolutie-fenomenen. Onder hen zijn de hypothesen van het geografische mozaïek en die van de rode koningin.

Geografische mozaïekhypothese

Deze hypothese werd in 1994 voorgesteld door Thompson en houdt rekening met de dynamische verschijnselen van co-evolutie die in verschillende populaties kunnen voorkomen. Met andere woorden, elk geografisch gebied of elke regio presenteert zijn lokale aanpassingen.

Het migratieproces van individuen speelt een fundamentele rol, aangezien het binnenkomen en verlaten van de varianten de neiging heeft om de lokale fenotypes van de populaties te homogeniseren.

Deze twee fenomenen - lokale aanpassingen en migraties - zijn de krachten die verantwoordelijk zijn voor het geografische mozaïek. Het resultaat van de gebeurtenis is de mogelijkheid om verschillende populaties in verschillende co-evolutionaire staten te vinden, aangezien elk zijn eigen traject in de tijd volgt.

Dankzij het bestaan ​​van het geografische mozaïek is het mogelijk om de tendens te verklaren van de co-evolutiestudies die in verschillende regio's maar met dezelfde soort zijn uitgevoerd om inconsistent met elkaar of in sommige gevallen tegenstrijdig te zijn.

Red Queen-hypothese

De Red Queen-hypothese werd in 1973 voorgesteld door Leigh Van Valen. De onderzoeker werd door het kijkglas geïnspireerd door het boek van Lewis Carrol Alice. In een passage in het verhaal vertelt de auteur hoe de personages zo snel mogelijk rennen en toch op dezelfde plek blijven.

Van Valen ontwikkelde zijn theorie op basis van de constante kans op uitsterven die wordt ervaren door geslachten van organismen. Dat wil zeggen, ze zijn niet in staat om in de loop van de tijd te "verbeteren" en de kans op uitsterven is altijd hetzelfde.

Roofdieren en prooien ervaren bijvoorbeeld een constante wapenwedloop. Als het roofdier zijn vermogen om op enigerlei wijze aan te vallen verbetert, zou de prooi in dezelfde mate moeten verbeteren - als dit niet gebeurt, kunnen ze uitsterven.

Hetzelfde doet zich voor in de relatie van parasieten met hun gastheren of in herbivoren en planten. Deze constante verbetering van beide betrokken soorten staat bekend als de Red Queen-hypothese.

Soorten

Specifieke co-evolutie

De term "co-evolutie" omvat drie basistypen. De eenvoudigste vorm wordt "specifieke co-evolutie" genoemd, waarbij twee soorten evolueren als reactie op de andere en vice versa. Bijvoorbeeld een enkele prooi en een enkele roofdier.

Dit type interactie leidt tot een evolutionaire wapenwedloop, die leidt tot divergentie in bepaalde eigenschappen of kan ook convergentie veroorzaken in mutualistische soorten.

Dit specifieke model, waar weinig soorten bij betrokken zijn, is het meest geschikt om het bestaan ​​van evolutie aan te tonen. Als de selectiedruk sterk genoeg is geweest, mogen we verwachten dat er aanpassingen en contra-aanpassingen in de soort optreden.

Diffuse co-evolutie

Het tweede type wordt "diffuse co-evolutie" genoemd en treedt op als er verschillende soorten bij de interactie betrokken zijn en de effecten van elke soort niet onafhankelijk zijn. Genetische variatie in de resistentie van een gastheer tegen twee verschillende soorten parasieten zou bijvoorbeeld gerelateerd kunnen zijn.

Dit geval komt veel vaker voor in de natuur. Het is echter veel moeilijker te bestuderen dan specifieke co-evolutie, aangezien het bestaan ​​van meerdere betrokken soorten experimentele ontwerpen erg moeilijk maakt.

Ontsnappen en straling

Ten slotte hebben we het geval van "ontsnapping en straling", waar een soort een soort verdediging tegen een vijand ontwikkelt, als het succesvol is, kan het zich vermenigvuldigen en kan de afstamming worden gediversifieerd, aangezien de druk van de vijandelijke soort niet is zo sterk.

Wanneer een plantensoort bijvoorbeeld een bepaalde chemische verbinding ontwikkelt die zeer succesvol blijkt te zijn, kan deze zich losmaken van de consumptie van verschillende herbivoren. Daarom kan de afstamming van de plant worden gediversifieerd.

Voorbeelden

Co-evolutionaire processen worden beschouwd als de bron van de biodiversiteit van planeet aarde. Dit zeer bijzondere fenomeen is aanwezig bij de belangrijkste gebeurtenissen in de evolutie van organismen.

We zullen nu zeer algemene voorbeelden van co-evolutie gebeurtenissen tussen verschillende geslachten beschrijven en dan zullen we spreken over meer specifieke gevallen op soortniveau.

Herkomst van organellen in eukaryoten

Een van de belangrijkste gebeurtenissen in de evolutie van het leven was de innovatie van de eukaryote cel. Deze worden gekenmerkt doordat ze een echte kern hebben die wordt begrensd door een plasmamembraan en subcellulaire compartimenten of organellen presenteert.

Er is zeer robuust bewijs dat de oorsprong van deze cellen ondersteunt door middel van co-evolutie met symbiotische organismen die plaats maakten voor huidige mitochondriën. Dit idee staat bekend als de endosymbiotische theorie.

Hetzelfde geldt voor de oorsprong van planten. Volgens de endosymbiotische theorie zijn chloroplasten ontstaan ​​dankzij een symbiose tussen een bacterie en een ander groter organisme dat uiteindelijk het kleinere organisme overspoelde.

Beide organellen - de mitochondriën en de chloroplasten - hebben bepaalde kenmerken die aan bacteriën doen denken, zoals het type genetisch materiaal, circulair DNA en hun grootte.

De oorsprong van het spijsverteringsstelsel

Het spijsverteringssysteem van veel dieren is een heel ecosysteem dat wordt bewoond door een zeer diverse microbiële flora.

In veel gevallen spelen deze micro-organismen een cruciale rol bij de vertering van voedsel, helpen ze bij de vertering van voedingsstoffen en in sommige gevallen kunnen ze voedingsstoffen voor de gastheer synthetiseren.

Co-evolutionaire relaties tussen de babyvogel en de ekster

Bij vogels is er een heel bijzonder fenomeen, gerelateerd aan het leggen van eieren in andermans nesten. Dit co-evolutie systeem bestaat uit de criollo (Clamator glandarius) en zijn gastheersoort, de ekster (Pica pica).

Het leggen van het ei gebeurt niet willekeurig. De kalveren kiezen daarentegen de paren eksters die het meest in ouderlijke zorg investeren. Zo zal de nieuwe persoon betere zorg krijgen van zijn adoptieouders.

Hoe doe je het? Gebruikmakend van de signalen die verband houden met de seksuele selectie van de gastheer, zoals een groter nest.

Als reactie op dit gedrag verminderden eksters hun nestgrootte met bijna 33% in de gebieden waar de jongen leven. Evenzo hebben ze ook een actieve verdediging van nestzorg.

Het broed is ook in staat om de eieren van de ekster te vernietigen, om de opfok van zijn kuikens te bevorderen. Als reactie hierop verhoogden eksters het aantal eieren per nest om hun effectiviteit te vergroten.

De belangrijkste aanpassing is het kunnen herkennen van het parasitaire ei om het uit het nest te verdrijven. Hoewel parasitaire vogels eieren hebben ontwikkeld die erg lijken op die van eksters.

Referenties

1. Darwin, C. (1859). Over het ontstaan ​​van soorten door middel van natuurlijke selectie. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Evolutionaire analyse. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolutie. Sinauer.
4. Janzen, DH (1980). Wanneer is het co-evolutie. Evolutie, 34 (3), 611-612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., en Kilner, RM (2003). Escalatie van een co-evolutionaire wapenwedloop door afwijzing van de gastheer van broedparasitaire jongen. Nature, 422 (6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evolutie: de basis van biologie. Zuid-project.