Constrângeri biologice - Biological constraints

Constrângerile biologice sunt factori care fac populațiile rezistente la schimbările evolutive . O definiție propusă a constrângerii este „O proprietate a unei trăsături care, deși este posibil adaptativă în mediul în care a evoluat inițial, acționează pentru a pune limite producției de noi variante fenotipice”. Constrângerea a jucat un rol important în dezvoltarea unor idei precum omologia și planurile corpului .

Tipuri de constrângere

Orice aspect al unui organism care nu s-a schimbat într-o anumită perioadă de timp ar putea fi considerat a oferi dovezi ale unor „constrângeri” de un fel. Pentru a face conceptul mai util, este deci necesar să îl împărțim în unități mai mici. În primul rând, se poate lua în considerare modelul constrângerii, după cum se dovedește prin analiza filogenetică și utilizarea metodelor comparative filogenetice ; aceasta este adesea denumită inerție filogenetică sau constrângere filogenetică. Se referă la tendința taxonilor înrudiți care împart trăsături bazate pe filogenie. Charles Darwin a vorbit despre acest concept în cartea sa din 1859 „ Despre originea speciilor ”, ca fiind „Unitatea tipului” și a explicat fenomenul ca fiind existent, deoarece organismele nu pornesc de la zero, ci au caracteristici care se bazează pe cele deja existente care au fost moștenite de la strămoși; iar aceste caracteristici limitează probabil cantitatea de evoluție observată în acele noi taxoni datorită acestor constrângeri.

Dacă se văd trăsături particulare ale organismelor care nu s-au schimbat pe perioade destul de lungi de timp (multe generații), atunci acest lucru ar putea sugera o anumită constrângere asupra capacității lor de a se schimba (de a evolua). Cu toate acestea, nu este clar că simpla documentare a lipsei de schimbare într-un anumit personaj este o dovadă bună a constrângerii în sensul că personajul nu poate fi schimbat. De exemplu, selecția stabilizatoare pe termen lung legată de medii stabile ar putea provoca stază . De multe ori a fost considerat mai fructuos, pentru a lua în considerare constrângerea în sensul său cauzal: care sunt cauzele lipsei schimbării?

Selectarea stabilizatoare

Cea mai comună explicație pentru constrângerea biologică este că selecția stabilizatoare acționează asupra unui organism pentru a preveni schimbarea acestuia, de exemplu, astfel încât să poată continua să funcționeze într-o nișă bine definită . Aceasta poate fi considerată a fi o formă de constrângere externă, în sensul că organismul este constrâns nu de structura sau genetica sa, ci de mediul său. Implicația ar fi că, dacă populația ar fi într-un mediu nou, caracteristicile sale constrânse anterior ar putea începe să evolueze.

Cuplarea funcțională și constrângerea fizico-chimică

Legat de ideea stabilizării selecției este cea a cerinței ca organismele să funcționeze adecvat în mediul lor. Astfel, acolo unde selecția stabilizatoare acționează din cauza nișei particulare care este ocupată, constrângerile mecanice și fizico-chimice acționează într-un mod mai general. De exemplu, accelerația cauzată de gravitație pune restricții asupra densității și rezistenței osoase minime pentru un animal de o anumită dimensiune. În mod similar, proprietățile apei înseamnă că țesuturile trebuie să aibă anumite proprietăți osmotice pentru a funcționa corect.

Cuplarea funcțională ia ideea că organismele sunt rețele integrate de interacțiuni funcționale (de exemplu, coloana vertebrală a vertebratelor este implicată în sistemele musculare, nervoase și vasculare, precum și oferă sprijin și flexibilitate) și, prin urmare, nu pot fi modificate radical fără a provoca reacții severe. perturbarea funcțională. Aceasta poate fi privită ca un tip de compromis . După cum a subliniat Rupert Riedl , acest grad de constrângere funcțională - sau povară - variază în general în funcție de poziția din organism. Structurile literalmente din centrul organismului - cum ar fi coloana vertebrală - sunt adesea mai împovărate decât cele de la periferie, cum ar fi părul sau degetele de la picioare.

Lipsa variației genetice și integrarea dezvoltării

Această clasă de constrângere depinde de anumite tipuri de fenotip care nu sunt produse de genotip (comparați selecția stabilizatoare, unde nu există constrângere asupra a ceea ce este produs, ci mai degrabă a ceea ce este selectat în mod natural). De exemplu, pentru un organism foarte homozigot, gradul de variabilitate fenotipică observată la descendenții săi ar fi mai mic decât cel al unui heterozigot. În mod similar, sistemele de dezvoltare pot fi foarte canalizate , pentru a preveni generarea anumitor tipuri de variație.

Relațiile claselor de constrângere

Deși sunt separate, tipurile de constrângeri discutate sunt totuși legate între ele. În special, stabilizarea constrângerilor de selecție, mecanice și fizice ar putea duce în timp la integrarea și canalizarea dezvoltării. Cu toate acestea, fără nicio idee clară a oricăruia dintre aceste mecanisme, deducerea lor din simple modele de stază, deduse din modele filogenetice sau din înregistrările fosile, rămâne problematică. În plus, terminologia utilizată pentru a descrie constrângerile a dus la confuzie.

Exemple

„ Inaccesibilitate variațională . În ciuda mutațiilor, anumite variante de caractere nu sunt produse niciodată. Aceste variante sunt, prin urmare, imposibil de realizat și nu sunt niciodată introduse într-o populație. Acest lucru este implicat de canalizare și a fost numit atât constrângere genetică, cât și constrângere de dezvoltare. "

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

  • Riedl, R. (1978). Ordinea în organismele vii: o analiză sistemică a evoluției . John Wiley & Sons.
  • Schwenk, K. (1995). O abordare utilitară a constrângerii evolutive. Zoologie 98 , 251-262.