Войти
В эволюционной биологии, ключевые инновации, также известные как Адаптивный прорыв или ключевая адаптация - это новый фенотипический признак, который делает возможным последующее облучение и успех таксономической группы. Обычно они приносят новые возможности, которые позволяют таксонам быстро диверсифицироваться и вторгаться в ниши, которые ранее были недоступны. Этот феномен помогает объяснить, почему некоторые таксоны гораздо более разнообразны и имеют гораздо больше видов, чем их сестринские таксоны. Этот термин был впервые использован в 1949 году Олденом Х. Миллером, который определил его как «ключевые изменения в морфологическом и физиологическом механизме, которые необходимы для происхождения новых основных групп», хотя более широкое, современное определение гласит, что «ключевым нововведением является эволюционное изменение индивидуальных черт, которое причинно связано с увеличением степени диверсификации в результирующей кладе ".
Теория ключевых инноваций подверглась критике, потому что ее трудно проверить с научной точки зрения, но есть доказательства, подтверждающие эту идею.
Механизм, с помощью которого ключевое нововведение приводит к таксономическому разнообразию, не определен, но было предложено несколько гипотез:
Ключевое нововведение может, увеличивая приспособленность особей данного вида, в исчезновение становится менее вероятным и позволяет таксонам расширяться и видоизменять.
Латекс и смоляные каналы в растениях используются для отпугивания хищников путем выделения липкого секрета при проколе, которые могут обездвижить насекомых, а некоторые содержат токсичные или неприятные на вкус вещества. Они развивались независимо примерно 40 раз и считаются ключевым нововведением. Увеличивая устойчивость растений к хищникам, каналы увеличивают приспособленность видов и позволяют им избежать съедания, по крайней мере, до тех пор, пока хищник не разовьет способность преодолевать защиту. В период устойчивости растения с меньшей вероятностью вымрут и могут диверсифицироваться и видоизменяться, и поэтому таксоны с латексными и смоляными каналами более разнообразны, чем их каналы, лишенные родственных таксонов.
Человеческий коренной зуб с четырьмя бугорками Ключевое нововведение может позволить виду вторгнуться в новую область или нишу и, таким образом, освободиться от конкуренции, допуская последующее видообразование и излучение.
Классическим примером этого является четвертый куспид коренных зубов млекопитающих, гипоконус, который позволял ранним предкам млекопитающих эффективно переваривать свою обобщенную диету. Предшественники этого, триконодонтовые зубы рептилий, были приспособлены для захвата и разрезания, а не жевания. Развитие гипоконуса и плоских коренных зубов позже позволило животным адаптироваться к растительноядной диете, поскольку их можно было использовать для расщепления твердых растительных веществ путем измельчения. Развитие этой способности привело к тому, что млекопитающие смогли адаптироваться к использованию огромного разнообразия источников пищи, и позволило ранним млекопитающим вторгаться в новые ниши посредством эволюции специализированных травоядных животных, которые достигли относительного успеха в среднем эоцене. Специализация на растительной диете давала ранним травоядным достаточно ресурсов для излучения, поскольку энергия не терялась на более высокие трофические уровни, и в то время существовало мало конкурентов.
Длинный нектар стимулирует это Аквилегия допускает специализацию для определенного опылителя. Ключевое нововведение может привести к репродуктивной изоляции, в результате чего особи с нововведением больше не будут размножаться с теми, у кого нет. Это может привести к быстрому видообразованию, поскольку две популяции разделяются и накапливают мутации.
Шпоры нектара в Aquilegia, разнообразном роде цветковых растений, считаются ключевым нововведением из-за этого. Шпоры нектара способствуют опылению, перемещая нектар дальше от тычинок, гарантируя, что насекомые или птицы опылители улавливают пыльцу по мере доступа к ней. Это привело к быстрому видообразованию внутри рода, поскольку растения и их опылители могут стать специализированными друг для друга, то есть один вид опылителя питается исключительно одним видом растений, и, таким образом, популяции растений могут легко стать репродуктивно изолированными друг от друга. Кроме того, форма и размер нектарной шпоры могут изменяться в ответ на адаптацию опылителей, развивая коэволюционные отношения. Род Aquilegia насчитывает более 50 видов.
Как эволюционная теория, ключевые инновации подверглись критическому анализу из-за того, что их трудно проверить. Идентификация зависит от нахождения корреляции между нововведением и повышенным разнообразием путем сравнения сестринских таксонов, но это не доказывает причинно-следственную связь и не выделяет другие причины разнообразия, такие как стохастичность или среда обитания, и можно «выбрать вишневые» примеры, которые соответствуют гипотезе. Кроме того, ретроспективная идентификация ключевых инноваций мало что дает с точки зрения понимания процессов и факторов давления, которые привели к адаптации, и может идентифицировать очень сложный эволюционный процесс как единое событие. Примером этого является эволюция птичьего полета, которая была определена в качестве ключевого новшества в 1963 году Эрнстом Майром. Однако отдельные эволюционные изменения должны были произойти на протяжении всей физиологии птичьего предка, включая увеличение мозжечка и увеличение и окостенение грудины. Эти приспособления возникли отдельно, через миллионы лет, а не за один шаг.
