ADAPTIEVE STRALING: PROCES, TYPEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2025

De adaptieve straling is een fenomeen dat de evolutionaire diversificatie van een reeks soorten inhoudt dat leidt tot het verschijnen, voor "snelle" aanpassing aan verschillende ecologische niches, van nieuwe vormen van dezelfde voorouderlijke soort.

Het concept van adaptieve straling werd voorgesteld door Charles Darwin, een 19e-eeuwse Engelse natuuronderzoeker, na een reis die hij ondernam naar de Galapagos-eilanden, waar hij in detail verschillende soorten eilandvinken observeerde, afstammelingen van continentale voorouders, die verschillende modificaties in hun snavels hadden. .

Adaptieve vinkstraling (Bron: Jackie Malvin via Wikimedia Commons)

De vondst van deze vinken vertegenwoordigde voor Darwin het belangrijkste zoölogische bewijs ter ondersteuning van zijn theorieën over "afstamming met modificatie", aangezien de verschillende vormen van snavels die hij observeerde, allemaal afgeleid van dezelfde voorouderlijke afstamming, leken te zijn aangepast om verschillende bronnen van trofische niche, het "partitioneren".

Er is vastgesteld dat de belangrijkste oorzaken van adaptieve straling te maken hebben met de onderbreking van de genstroom tussen individuen van dezelfde soort (geografische isolatie), met duidelijke milieuvariaties en met de afwezigheid van roofdieren of negatieve selectiedruk.

In die zin is het een feit van de natuurlijke historie dat massale uitstervingsgebeurtenissen hebben geleid tot de indrukwekkende adaptieve straling van vele groepen levende wezens, aangezien de afwezigheid van organismen kansen biedt voor overlevende soorten om lege niches te koloniseren en processen te doorlopen. adaptieve radiatie.

Adaptief stralingsproces

Adaptieve straling, zoals uitgelegd, is het verschijnen van nieuwe ecologisch verschillende soorten uit een gemeenschappelijke voorouderlijke afstamming.

Deze gebeurtenissen vinden noodzakelijkerwijs plaats via een soortvormingsproces dat, volgens het concept van de biologische soort, een onderbreking inhoudt van de genstroom (reproductieve isolatie) tussen het “gemodificeerde” nageslacht en hun directe voorouder.

Veel auteurs zijn voorstander van het idee dat adaptieve straling een soort "verlengstuk" is van het soortvormingsproces, maar dat het wordt aangedreven door ecologische factoren en onderhevig is aan heel speciale beginvoorwaarden.

Gewoonlijk is geografische isolatie een van de belangrijkste factoren die adaptieve straling beïnvloeden, aangezien populaties die zichzelf isoleren "gedwongen" worden zich aan te passen om te profiteren van nieuwe ecologische niches of de afwezigheid van oude roofdieren.

Een van de voorbeelden die het beste illustreert hoe het adaptieve stralingsproces plaatsvindt, is de kolonisatie van eilanden, de toppen van sommige bergen en jonge (of maagdelijke) meren door soorten uit andere bronnen.

Geografische eilanden kunnen het product zijn van verschillende geologische gebeurtenissen, maar ze kunnen ook als ecologische eilanden worden beschouwd, aangezien het isoleren van individuen van een populatie vanwege gedrags- of omgevingsverschillen ook een barrière vormt voor de genstroom, wat leidt tot soortvorming.

Hoe komt adaptieve straling voor op een eiland?

Als we kijken naar een geografisch eiland van recente vorming (geologisch gesproken), kunnen we ons voorstellen dat dit in eerste instantie 'naakt' zal zijn of zonder enig levend wezen.

Dit eiland vertegenwoordigt dus een buitengewone ecologische kans voor de kolonisatie of vestiging van elke soort van het vasteland (continentaal) of niet, die kan profiteren van de ecologische hulpbronnen die dit eiland biedt.

De koloniserende soorten kunnen bacteriën, schimmels, algen, landplanten, dieren enz. Zijn, die na hun vestiging op het "nieuwe" eiland sommige van zijn eigenschappen kunnen aanpassen of specialiseren voor trofische exploitatie, bijvoorbeeld van een nieuwe niche. waarschijnlijk heel anders dan de nis waaruit ze zijn voortgekomen.

Vroeg of laat, op evolutionaire schaal, zullen de verschillen in eigenschappen die zijn vastgesteld een reproductieve barrière betekenen die de genstroom tussen koloniserende individuen en die "voorouderlijke individuen" van het vasteland waarvan ze zich diversifiëren, zal belemmeren.

Adaptieve diversificatie versus adaptieve straling

Het is belangrijk op te merken dat de moderne definitie van adaptieve straling twee hoofdkenmerken heeft:

- Adaptieve straling is niet hetzelfde als diversificatie door aanpassing (door natuurlijke selectie) binnen dezelfde soort

- Aanpassing geeft aanleiding tot adaptieve straling

Wat deze twee zinnen betekenen, is dat men zonder soortvorming niet kan spreken van adaptieve straling, net zoals men niet kan spreken van soortvorming zonder adaptieve straling (het gaat niet alleen om kleine individuele veranderingen als een adaptieve reactie op een nieuwe omgevingsconditie).

Soorten

Volgens sommige auteurs kunnen adaptieve stralingsgebeurtenissen in drie typen worden "geclassificeerd", dit volgens de stimulus die het proces in gang zet. Adaptieve straling kan dus optreden als gevolg van een verandering in de omgeving, een algemene aanpassing of de vorming van een archipel.

Als het gaat om adaptieve straling die wordt veroorzaakt door veranderingen in de omgeving, gebeurt dit vanwege de selectieve druk die soorten dwingt zich aan te passen aan een omgeving die aanzienlijk is veranderd om te kunnen overleven.

Straling vindt dan plaats op een zodanige manier dat de nieuwe soorten die zich zullen vormen dit zullen doen om nieuwe ecologische niches te koloniseren die ontstaan ​​als gevolg van genoemde veranderingen in het milieu.

Adaptieve stralingen die voortkomen uit algemene aanpassingen, doen dit dankzij het verschijnen of ontwikkelen van nieuwe vermogens bij individuen van dezelfde soort, waardoor ze nieuwe ecologische niches kunnen koloniseren.

De vorming of het bestaan ​​van archipels, hoge bergachtige hoogten of oceanische eilanden vormen een van de belangrijkste oorzaken van adaptieve straling, aangezien deze sites kunnen worden gekoloniseerd door nieuwe soorten die zich snel moeten aanpassen aan deze plaatsen en evolutionair afwijken van hun directe voorouders.

Voorbeelden van adaptieve straling

- Dieren

Vinken (vogels)

Darwin gaf de wetenschappelijke gemeenschap het beste voorbeeld dat hij kon krijgen om adaptieve straling bij dieren aan te tonen: het geval van vinken op de Galapagos-eilanden.

Vinken zijn een soort vogels die zich voeden met zaden en behoren tot het geslacht Geospiza. Aangenomen wordt dat deze vogels recentelijk van elkaar zijn gedivergeerd, waar reproductieve isolatie plaatsvond vanwege ecologische divergentie die gedeeltelijk verband hield met aanpassing aan verschillende soorten zaden.

Galápagosvinken (Bron: Robert Taylor Pritchett via Wikimedia Commons)

Bij vogels kunnen verschillen in lichaamsvorm en -grootte, evenals enkele kenmerken van het lied die verband houden met de morfologie, leiden tot pre-reproductieve isolatie, die geleidelijk een proces van soortvorming omvat.

Cichliden (vis)

Een ander klassiek voorbeeld van adaptieve straling is dat van cichliden, die behoren tot de familie Cichlidae van tropische zoetwatervissen.

Soorten in deze familie stammen af ​​van een soort die zich voedde met algen en zachte sedimenten, maar verschillende soorten liepen op verschillende plaatsen hiervan af.

Fylogenie van cichliden (bron: origineel figuurː Joana I.Meier, David A.Marques, Salome Mwaiko, Catherine E. Wagner, Laurent Excoffier & Ole Seehausen Bewerken door Dennis Pietras, Buffalo, NY, VS via Wikimedia Commons)

In een meer dat bekend staat als Barombi Mbo, heeft een adaptief stralingsproces 11 verschillende soorten voortgebracht, waaronder roofzuchtige soorten andere vissen en insecten, soorten die zich voeden met eieren, filtersoorten en anderen die zich voeden als sponzen.

Adaptieve straling vond ook plaats in een ander meer, het Malawimeer, misschien wel het meest significante onder cichliden, waar vissen worden aangetroffen die zich voeden met de ectoparasieten van andere vissen en vissen die stukjes van de huid van andere vissen afscheuren. Er zijn ook cichliden geïdentificeerd die zich voeden met schubben, de eieren van andere vissen en hun larven, enz.

De adaptieve straling van deze vissen was niet alleen het gevolg van de exploitatie van nieuwe trofische niches (voedsel), maar ook van een aantal gedrags- en habitatpatronen die door verschillende auteurs zijn beschreven.

- Planten

Een voorbeeld van adaptieve straling is dat van vaatplanten en de kolonisatie van terrestrische omgevingen. Zaadloze vaatplanten verschenen voor het eerst in het Siluur fossielenarchief, maar werden meer gediversifieerd tijdens het Carboon.

De plotselinge adaptieve straling van angiospermen (bloeiende planten) vond plaats in het Jura, op welk moment men denkt dat ze zijn ontstaan ​​uit varens met zaden. De complexiteit ervan nam echter pas ongeveer 100 miljoen jaar geleden toe.

Tijdens de diversificatie van angiospermen, dat wil zeggen hun adaptieve straling, waren er ten minste drie overgangen: eerst het verschijnen van de carpel, dan het verschijnen van dubbele bevruchting en ten slotte het verschijnen van de bloemen zoals we die kennen in de Cadeau.

Referenties

1. Gallardo, M H. (2011). Evolutie: de levensloop (nr. 575 G 162).
2. Gavrilets, S., en Losos, JB (2009). Adaptieve straling: contrasterende theorie met data. Wetenschap, 323 (5915), 732-737.
3. Gavrilets, S., & Vose, A. (2005). Dynamische patronen van adaptieve straling. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102 (50), 18040-18045.
4. Glor, RE (2010). Fylogenetische inzichten over adaptieve straling. Jaaroverzicht van ecologie, evolutie en systematiek, 41, 251-270.
5. Rundell, RJ, & Price, TD (2009). Adaptieve straling, niet-adaptieve straling, ecologische soortvorming en niet-ecologische soortvorming. Trends in Ecology & Evolution, 24 (7), 394-399.
6. Solomon, EP, Berg, LR en Martin, DW (2011). Biologie (9e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: VS.
7. Stroud, JT en Losos, JB (2016). Ecologische kans en adaptieve straling. Jaaroverzicht van ecologie, evolutie en systematiek, 47.
8. Turner, GF (2007). Adaptieve straling van cichliden. Huidige biologie, 17 (19), R827-R831.