Войти
В биологии, коадаптация - это процесс, посредством которого два или более видов, генов или фенотипических признаков подвергаются адаптации как пара или группа. Это происходит, когда две или более взаимодействующих характеристик подвергаются естественному отбору вместе в ответ на одно и то же давление отбора или когда давления отбора изменяют одну характеристику и последовательно изменяют интерактивную характеристику. Эти взаимодействующие характеристики полезны только вместе, иногда приводя к усилению взаимозависимости. Коадаптация и коэволюция хотя и похожи по процессу, но не одно и то же; Коадаптация относится к взаимодействиям между двумя единицами, тогда как коэволюция относится к их эволюционной истории. Коадаптация и ее примеры часто рассматриваются как свидетельство совместной эволюции.
На генетическом уровне коадаптация - это накопление взаимодействующих генов в генофонд популяции путем отбора. Давление отбора на один из генов повлияет на его взаимодействующие белки, после чего происходят компенсаторные изменения.
Белки часто действуют в сложных взаимодействиях с другими белками, а функционально связанные белки часто демонстрируют сходный эволюционный путь. Возможное объяснение - коадаптация. Примером этого является взаимодействие между белками, кодируемыми митохондриальной ДНК (мтДНК) и ядерной ДНК (яДНК). МтДНК имеет более высокую скорость эволюции / мутации, чем яДНК, особенно в конкретных кодирующих областях. Однако для поддержания физиологической функциональности отбор функционально взаимодействующих белков и, следовательно, коадаптированной яДНК будет благоприятным.
Коадаптация между последовательностями мтДНК и яДНК была изучена у копепод Tigriopus californicus. МтДНК кодирующих последовательностей COII среди конспецифических популяций этого вида сильно различается. Когда мтДНК одной популяции помещали на ядерный фон другой популяции, активность цитохром с-оксидазы значительно снижается, что указывает на коадаптацию. Результаты показывают маловероятную связь между вариациями мтДНК и факторами окружающей среды. Более вероятным объяснением является нейтральная эволюция мтДНК с компенсаторными изменениями со стороны яДНК, обусловленная нейтральной эволюцией мтДНК (случайные мутации во времени в изолированных популяциях).
Ген блокируется в бактериальные геномы представляют собой последовательности генов, совместно локализованных на хромосоме, которые эволюционно законсервированы во многих таксонах. Некоторые консервативные блоки - это опероны, где гены котранскрибируются в полицистоническую мРНК, и такие опероны часто связаны с одной функцией, такой как метаболический путь или белковый комплекс. Совместное расположение генов со связанной функцией и сохранение этих отношений в течение эволюционного времени указывает на то, что естественный отбор действует для поддержания коадаптивного преимущества.
По мере того, как раннее картирование генов на хромосоме бактериофага Т4 прогрессировало, стало очевидно, что расположение генов далеко не случайное. Гены со схожими функциями имеют тенденцию попадать в кластеры и, по-видимому, адаптироваться друг к другу. Например, гены, которые определяют белки, используемые в морфогенезе головки бактериофага, тесно сгруппированы. Другими примерами явно коадаптированных кластеров являются гены, которые определяют клин базовой пластинки, хвостовые волокна и дополнительные белки ДНК-полимеразы. В других случаях, когда структурная взаимосвязь продуктов гена не столь очевидна, также может происходить коадаптированная кластеризация на основе функционального взаимодействия. Таким образом, Обрингер предположил, что определенный кластер генов, сосредоточенный вокруг генов imm и spackle, кодирует белки, адаптированные для конкуренции и защиты на уровне ДНК.
Подобно чертам на генетическом уровне, аспекты органов также могут подвергаться совместной адаптации. Например, тонкие кости могут иметь такие же характеристики в отношении ежедневных нагрузок, как и более толстые кости, из-за того, что тонкие кости имеют больше минерализованной ткани. Это означает, что стройность и уровень минерализации, вероятно, были адаптированы совместно. Однако из-за того, что тонкие кости тверже, чем толстые кости, они, как правило, менее податливы и более склонны к поломке, особенно в условиях более экстремальных нагрузок.
Рыбы со слабым электрическим током способны создавать слабое электрическое поле, используя электрический орган. Эти электрические поля могут использоваться для связи между людьми посредством разрядов электрических органов (EOD), которые можно дополнительно модулировать для создания контекстно-зависимых сигналов, называемых «чириканье». Рыбы могут воспринимать эти электрические поля и сигналы с помощью электрорецепторов. Исследования рыбы-призрака показывают, что сигналы, производимые электрическими рыбами, и способ их приема могут быть адаптированы совместно, поскольку среда, в которой обитает рыба (как физическая, так и социальная), влияет на выбор для щебетания, EOD и обнаружение. Взаимодействия между территориальными рыбами благоприятствуют другим параметрам сигнала, чем взаимодействия внутри социальных групп рыб.
Поведение родителей и их потомков во время кормления находится под влиянием друг друга. Родители кормят в зависимости от того, сколько клянчат их потомство, а потомство просит в зависимости от того, насколько они голодны. Обычно это приводит к конфликту интересов между родителем и потомством, поскольку потомство будет хотеть, чтобы его кормили как можно больше, тогда как родитель может вкладывать лишь ограниченное количество энергии в родительскую заботу. Таким образом, отбор будет происходить для комбинации поведения попрошайничества и кормления, которое приводит к наивысшей приспособленности, что приводит к совместной адаптации. На совместную адаптацию родителей и потомства может дополнительно влиять информационная асимметрия, например, самки синицы в большей степени подвержены попрошайничеству в природе, в результате чего они больше, чем самцы, реагируют на стимулы аналогичного уровня.
Также возможно, что родственные черты адаптируются только частично из-за того, что черты не развиваются с одинаковой скоростью или полностью противоречат друг другу. Исследования австралийских сцинков показали, что дневные сцинки предпочитают высокие температуры и могут оптимально бегать при более высоких температурах, в то время как ночные сцинки имеют более низкую предпочтительную температуру и оптимальную температуру. Однако разница между высокими и низкими оптимальными температурами была намного меньше, чем между предпочтительными температурами, что означает, что ночные сцинки бегут медленнее, чем их дневные собратья. В случае Eremiascincus оптимальная температура и предпочтительная температура расходились друг от друга в противоположных направлениях, создавая антагонистическую коадаптацию.
Портал эволюционной биологии 