COEVOLUCIÓ: TEORIA, TIPUS I EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

La coevolució és un canvi evolutiu recíproc que involucra dos o més espècies. El fenomen resulta per la interacció entre elles. Les diferents interaccions que ocorren entre els organismes - competència, explotació i mutualisme - porten a conseqüències importants en l'evolució i diversificació dels llinatges en qüestió.

Alguns exemples de sistemes evolutius són la relació entre els paràsits i els seus hostes, les plantes i els herbívors que s'alimenten d'elles o les interaccions antagòniques que ocorren entre els depredadors i les seves preses.

Font: Brocken Inaglory

La coevolució està considerada com un dels fenòmens responsables de la gran diversitat que admirem en l'actualitat, produïda per les interaccions entre les espècies.

A la pràctica, provar que una interacció és un esdeveniment de coevolució no és tasca fàcil. Tot i que la interacció entre dues espècies aparentment sigui perfecta, no és evidència fidedigna de l'procés coevolutiu.

Una aproximació és utilitzar estudis filogenètics per provar si ha ha un patró de diversificació similar. En molts casos, quan les filogènies de dues espècies són congruents s'assumeix que hi ha coevolució entre els dos llinatges.

Tipus d'interacció

Abans d'aprofundir en els temes relacionats amb la coevolució, és menester esmentar els tipus d'interaccions que ocorren entre les espècies, ja que aquestes tenen conseqüències evolutives molt importants.

competència

Les espècies poden competir, i aquesta interacció comporta a efectes negatius en el creixement o en la reproducció dels individus involucrats. La competència pot ser intraespecífica, si ocorre entre membres de la mateixa espècie o interespecífica, quan els individus pertanyen a espècies diferents.

En ecologia, es maneja el "principi d'exclusió competitiva". Aquest concepte proposa que les espècies que competeixen pels mateixos recursos no poden competir de manera estable si la resta dels factors ecològics es mantenen constants. En altres paraules, dues espècies no ocupen el mateix nínxol.

En aquest tipus d'interacció, una espècie sempre acabada excloent a l'altra. O es divideixen en alguna dimensió de l'nínxol. Per exemple, si dues espècies d'aus s'alimenten del mateix i tenen les mateixes zones de descans, per seguir coexistint poden tenir els seus pics d'activitat a diferents hores del dia.

explotació

Un segon tipus d'interacció entre espècies és l'explotació. Aquí una espècie X estimula el desenvolupament d'una espècie I, però aquesta I inhibeix el desenvolupament de X. Els exemples típics inclouen les interaccions entre el depredador i la seva presa, paràsits amb hostes i plantes amb herbívors.

En el cas dels herbívors ha una constant evolució de mecanismes de detoxificació davant dels metabòlits secundaris que la planta produeix. De la mateixa manera, la planta evoluciona a toxines més eficient per allunyar-los.

El mateix passa en la interacció depredador presa, on les preses milloren constantment la seva capacitat d'escapament i els depredadors incrementen les seves habilitats d'atac.

Mutualisme

L'últim tipus de relació involucra un benefici, o una relació positiva per a les dues espècies que participen en la interacció. Es parla llavors d'una "explotació recíproca" entre les espècies.

Per exemple, el mutualisme existent entre els insectes i els seus pol·linitzadors es tradueix en beneficis per a tots dos: els insectes (o qualsevol altre pol·linitzador) es beneficien amb les substàncies nutritives de les plantes, mentre que les plantes guanyen dispersió dels seus gàmetes. Les relacions de simbionts són un altre exemple molt conegut de mutualisme.

Definició de coevolució

La coevolució ocorre quan dos o més espècies influeixen en l'evolució de l'altra. Estrictament parlant, la coevolució es refereix a la influència recíproca entre les espècies. Cal distingir-ho d'un altre succés anomenat evolució seqüencial, ja que sol existir confusió entre els dos fenòmens.

L'evolució seqüencial passa quan una espècie té efecte sobre l'evolució de l'altra, però el mateix no ocorre en el sentit invers - no hi ha reciprocitat.

El terme va ser usat per primera vegada en l'any 1964 pels investigadors Ehrlich i Raven.

Els treballs d'Ehrlich i Raven sobre la interacció entre les Lepidopteras i les plantes van inspirar investigacions successives de "coevolució". No obstant això, el terme es va distorsionar i va perdre significat amb el pas el temps.

No obstant, la primera persona a realitzar un estudi relacionat amb la coevolució entre dues espècies va ser Charles Darwin, quan en L'origen de les espècies (1859) va esmentar la relació existent entre les flors i les abelles, a pesar que no va usar la paraula " coevolució "per descriure el fenomen.

Definició de Janzen

Així, en els anys 60 i 70, no existia una definició específica, fins que Janzen el 1980 va publicar una nota que va aconseguir esmenar la situació.

Aquest investigador va definir el terme coevolució com: "una característica dels individus d'una població que canvia en resposta a una altra característica dels individus d'una segona població, seguit d'una resposta evolutiva a la segona població de el canvi produït en la primera".

Tot i que aquesta definició és molt precisa i pretenia aclarir les possibles ambigüitats de l'fenomen coevolutiu, no és pràctica per als biòlegs, ja que és difícil de provar.

De la mateixa manera, la simple coadaptación no implica un procés de coevolució. En altres paraules, l'observació d'una interacció entre les dues espècies no és una evidència robusta per assegurar que estem davant d'un esdeveniment de coevolució.

Condicions perquè passi la coevolució

Hi ha dos requisits perquè pugui tenir lloc el fenomen de coevolució. Un és l'especificitat, ja que l'evolució de cada característica o tret en una espècie es deu a les pressions selectives imposades pels caràcters de l'altra espècie involucrada en el sistema.

La segona condició és la reciprocitat - els caràcters han d'evolucionar de manera conjunta (per evitar la confusió amb l'evolució seqüencial).

Teories i hipòtesis

Existeixen un parell de teories relacionades amb els fenòmens de coevolució. Entre elles estan les hipòtesis de l'mosaic geogràfic i la de la reina vermella.

Hipòtesi de l'mosaic geogràfic

Aquesta hipòtesi va ser proposada l'any 1994 per Thompson, i considera els fenòmens dinàmics de la coevolució que poden ocórrer en diferents poblacions. En altres paraules, cada zona o regió geogràfica presenta les seves adaptacions locals.

El procés migratori dels individus té un paper fonamental, ja que l'entrada i sortida de les variants tendeixen a homogeneïtzar els fenotips locals de les poblacions.

Aquests dos fenòmens - les adaptacions locals i les migracions - són les forces responsables de l'mosaic geogràfic. El resultat de l'esdeveniment és la possibilitat de trobar diferents poblacions en diversos estats coevolutius, ja que casa seva una segueix la seva pròpia trajectòria amb el pas el temps.

Gràcies a l'existència de l'mosaic geogràfic, es pot explicar la tendència dels estudis de coevolució realitzats en diferents regions però amb les mateixes espècies a ser poc congruents entre si o en alguns casos, contradictoris.

Hipòtesi de la Reina Vermella

La hipòtesi de la Reina Vermella va ser proposada per Leigh Van Valen l'any 1973. L'investigador es va inspirar en el llibre escrit per Lewis Carrol Alícia a través del mirall. En un passatge de la història, l'autor narra com els personatges corren el més ràpid que poden i tot i així romanen en el mateix lloc.

Van Valen va desenvolupar la seva teoria basant-se en la probabilitat constant d'extinció que experimenten els llinatges d'organismes. És a dir, aquests no són capaços de "millorar" amb el temps i la probabilitat d'extinció sempre és la mateixa.

Per exemple, els depredadors i les preses experimenten una cursa armamentística constant. Si el depredador millora en algun aspecte la seva capacitat d'atac, les preses han de millorar en una magnitud similar - si això no passa, poden extingir-se.

El mateix passa en la relació dels paràsits amb les seves hostes o en els herbívors i les plantes. A aquesta constant millora de les dues espècies involucrades, se li coneix com a hipòtesi de la Reina Vermella.

tipus

coevolució específica

El terme "coevolució" inclou tres tipus bàsics. La forma més simple és denominada "coevolució específica", on dues espècies evolucionen en resposta a l'altra i viceversa. Per exemple una sola presa i un sol depredador.

Aquest tipus d'interacció dóna lloc a una carrera d'armaments evolutiva, que porta com a conseqüència la divergència en certs trets o també pot produir convergència en les espècies mutualistes.

Aquest model específic, on estan involucrades poques espècies són els més adequats per demostrar l'existència de l'evolució. Si les pressions selectives han estat prou fortes, hauríem d'esperar l'aparició d'adaptacions i contra-adaptacions en les espècies.

coevolució difusa

El segon tipus es denomina "coevolució difusa", i ocorre quan hi ha diverses espècies involucrades en la interacció i els efecte de cada espècie no són independents. Per exemple, la variació genètica en la resistència d'un hoste enfront de dues espècies de paràsits diferents podria estar relacionada.

Aquest cas és molt més freqüent en la naturalesa. No obstant això, és molt més difícil d'estudiar que la coevolució específica, ja que l'existència de múltiples espècies involucrades dificulten en gran mesura els dissenys experimentals.

Escape i radiació

Finalment, tenim a el cas de "escapament i radiació", on una espècie evoluciona un tipus de defensa contra un enemic, en cas de ser reeixida aquest pot proliferar i el llinatge es pot diversificar, ja que la pressió de l'espècie enemiga no és tan forta.

Per exemple, quan una espècie de planta evoluciona cert compost químic que resulta ser molt reeixit, pot alliberar-se de consum de diversos herbívors. Per això, el llinatge de la planta pot arribar a diversificar-se.

exemples

Els processos coevolutius són considerats com la font de la biodiversitat de planeta terra. Aquest fenomen tan particular ha estat present en els esdeveniments més importants en l'evolució dels organismes.

A continuació descriurem exemples molt generals d'esdeveniments de coevolució entre diferents llinatges i després parlarem de casos més específics a nivell d'espècie.

Origen de les organel·les en els eucariotes

Un dels esdeveniments més importants en l'evolució de la vida va ser la innovació de la cèl·lula eucariota. Aquestes es caracteritzen per tenir un nucli veritable delimitat per una membrana plasmàtica i presenta compartiments subcel·lulars o organel·les.

Existeix evidència molt robusta que dóna suport l'origen d'aquestes cèl·lules a través de coevolució amb organismes simbionts que van donar pas a les mitocòndries actuals. Aquesta idea es coneix com a teoria endosimbiòtica.

El mateix s'aplica per a l'origen de les plantes. Segons la teoria endosimbiòtica, els cloroplasts es van originar gràcies a un esdeveniment de simbiosi entre un bacteri i un altre organisme de major grandària que va acabar engolint a el més petit.

Les dues organel·les - les mitocòndries i els cloroplasts - tenen certes característiques que recorden a un bacteri, com el tipus de material genètic, un ADN circular, i la seva grandària.

L'origen de el sistema digestiu

El sistema digestiu de molts animals és tot un ecosistema habitat per una flora microbiana extremadament diversa.

En molts casos, aquests microorganismes tenen un paper crucial en la digestió dels aliments, ajudant a la digestió dels nutrients i en alguns casos poden sintetitzar nutrients per l'hoste.

Relacions coevolutives entre el cria-ho i la garsa

En les aus hi ha un fenomen molt particular, relacionat amb la posada d'ous en nius aliens. Aquest sistema de coevolució està integrat pel cria-ho (Clamator glandarius) i la seva espècie hoste, la garsa (Pica pica).

La posada de l'ou no és realitzada a l'atzar. En contrast, els cucuts reials escullen a les parelles de garses que més inverteixen en la cura parental. Així, el nou individu rebrà un millor cura per part dels seus pares adoptius.

Com ho aconsegueix? Valent-se dels senyals relacionades amb la selecció sexual de l'hoste, com un niu més gran.

Com a resposta a aquesta conducta, les garses van disminuir la mida de el niu en gairebé un 33% a les zones on hi ha el cucut reial. De la mateixa manera, també posseeixen una defensa activa la cura de el niu.

El cucut reial també és capaç de destruir els ous de la garsa, per afavorir la criança dels seus pollets. En resposta, les garses van augmentar el nombre d'ous per niu per augmentar la seva eficàcia.

L'adaptació més important és el poder reconèixer l'ou paràsit per així expulsar-lo de el niu. Tot i que les aus paràsites han desenvolupat ous molt similars a la de les garses.

referències

1. Darwin, C. (1859). On the origins of species by means of natural selection. Murray.
2. Freeman, S., & Herron, JC (2002). Anàlisi evolutiu. Prentice Hall.
3. Futuyma, DJ (2005). Evolution. Sinauer.
4. Janzen, DH (1980). When is it coevolution. Evolution, 34 (3), 611-612.
5. Langmore, NE, Hunt, S., & Kilner, RM (2003). Escalation of a coevolutionary arms race through host rejection of brood Parasitic young. Nature, 422 (6928), 157.
6. Soler, M. (2002). Evolució: la base de la Biologia. Projecte Sud.