KOEVOLUTION: THEORIE, TYPEN UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Die Koevolution ist eine wechselseitige evolutionäre Veränderung, an der zwei oder mehr Arten beteiligt sind. Das Phänomen resultiert aus der Wechselwirkung zwischen ihnen. Die unterschiedlichen Wechselwirkungen zwischen Organismen - Wettbewerb, Ausbeutung und Gegenseitigkeit - führen zu wichtigen Konsequenzen für die Entwicklung und Diversifizierung der betreffenden Linien.

Einige Beispiele für Evolutionssysteme sind die Beziehung zwischen Parasiten und ihren Wirten, den Pflanzen und Pflanzenfressern, die sich von ihnen ernähren, oder die antagonistischen Wechselwirkungen, die zwischen Raubtieren und ihrer Beute auftreten.

Quelle: Brocken Inaglory

Die Koevolution wird als eines der Phänomene angesehen, die für die große Vielfalt verantwortlich sind, die wir heute bewundern und die durch Wechselwirkungen zwischen Arten hervorgerufen wird.

In der Praxis ist es keine leichte Aufgabe, zu beweisen, dass eine Interaktion ein Koevolutionsereignis ist. Obwohl die Wechselwirkung zwischen zwei Arten offensichtlich perfekt ist, ist sie kein verlässlicher Beweis für den Koevolutionsprozess.

Ein Ansatz besteht darin, phylogenetische Studien zu verwenden, um zu testen, ob es ein ähnliches Diversifizierungsmuster gibt. In vielen Fällen, wenn die Phylogenien zweier Arten kongruent sind, wird angenommen, dass zwischen beiden Linien eine Koevolution besteht.

Arten der Interaktion

Bevor wir uns mit den Fragen der Koevolution befassen, müssen die Arten von Wechselwirkungen erwähnt werden, die zwischen Arten auftreten, da diese sehr wichtige evolutionäre Konsequenzen haben.

Wettbewerb

Arten können konkurrieren, und diese Wechselwirkung führt zu negativen Auswirkungen auf das Wachstum oder die Reproduktion der beteiligten Individuen. Wettbewerb kann intraspezifisch sein, wenn er zwischen Mitgliedern derselben Art auftritt, oder interspezifisch, wenn Individuen verschiedenen Arten angehören.

In der Ökologie wird das "Prinzip des Wettbewerbsausschlusses" angewendet. Dieses Konzept schlägt vor, dass die Arten, die um dieselben Ressourcen konkurrieren, nicht stabil miteinander konkurrieren können, wenn die übrigen ökologischen Faktoren konstant bleiben. Mit anderen Worten, zwei Arten besetzen nicht dieselbe Nische.

Bei dieser Art der Interaktion schließt eine Art immer die andere aus. Oder sie sind in eine Dimension der Nische unterteilt. Wenn sich beispielsweise zwei Vogelarten von derselben Sache ernähren und dieselben Ruhezonen haben, können sie zu unterschiedlichen Tageszeiten ihre Aktivitätsspitzen aufweisen, um weiterhin nebeneinander zu existieren.

Ausbeutung

Eine zweite Art der Interaktion zwischen Arten ist die Ausbeutung. Hier stimuliert eine Art X die Entwicklung einer Art Y, aber dieses Y hemmt die Entwicklung von X. Typische Beispiele sind Wechselwirkungen zwischen Raubtier und Beute, Parasiten mit Wirten und Pflanzen mit Pflanzenfressern.

Bei Pflanzenfressern entwickeln sich die Entgiftungsmechanismen angesichts der von der Pflanze produzierten Sekundärmetaboliten ständig weiter. In ähnlicher Weise entwickelt sich die Pflanze effizienter zu Toxinen, um sie zu vertreiben.

Gleiches gilt für die Interaktion zwischen Raubtieren und Beutetieren, bei der Beute ihre Fluchtfähigkeit ständig verbessert und Raubtiere ihre Angriffsfähigkeiten verbessern.

Gegenseitigkeit

Die letzte Art von Beziehung beinhaltet einen Nutzen oder eine positive Beziehung für beide Arten, die an der Interaktion teilnehmen. Es ist dann die Rede von einer "gegenseitigen Ausbeutung" zwischen den Arten.

Zum Beispiel führt die Gegenseitigkeit zwischen Insekten und ihren Bestäubern zu Vorteilen für beide: Insekten (oder andere Bestäuber) profitieren von Pflanzennährstoffen, während Pflanzen ihre Gameten verbreiten. Symbiotische Beziehungen sind ein weiteres bekanntes Beispiel für Gegenseitigkeit.

Definition der Koevolution

Koevolution tritt auf, wenn zwei oder mehr Arten die Evolution der anderen beeinflussen. Streng genommen bezieht sich Koevolution auf den wechselseitigen Einfluss zwischen Arten. Es ist notwendig, es von einem anderen Ereignis zu unterscheiden, das als sequentielle Evolution bezeichnet wird, da normalerweise eine Verwechslung zwischen den beiden Phänomenen besteht.

Sequentielle Evolution tritt auf, wenn eine Art einen Einfluss auf die Evolution der anderen hat, aber dasselbe nicht umgekehrt - es gibt keine Reziprozität.

Der Begriff wurde erstmals 1964 von den Forschern Ehrlich und Raven verwendet.

Ehrlichs und Ravens Arbeiten zur Wechselwirkung zwischen Schmetterlingen und Pflanzen inspirierten sukzessive Untersuchungen zur "Koevolution". Der Begriff wurde jedoch verzerrt und verlor im Laufe der Zeit an Bedeutung.

Die erste Person, die eine Studie über die Koevolution zwischen zwei Arten durchführte, war Charles Darwin, als er in The Origin of Species (1859) die Beziehung zwischen Blumen und Bienen erwähnte, obwohl er das Wort "nicht verwendete". Koevolution “, um das Phänomen zu beschreiben.

Definition von Janzen

So gab es in den 60er und 70er Jahren keine spezifische Definition, bis Janzen 1980 eine Notiz veröffentlichte, die es schaffte, die Situation zu korrigieren.

Dieser Forscher definierte den Begriff Koevolution als: "ein Merkmal der Individuen einer Population, das sich als Reaktion auf ein anderes Merkmal der Individuen einer zweiten Population ändert, gefolgt von einer evolutionären Reaktion in der zweiten Population auf die in der ersten hervorgerufene Veränderung".

Obwohl diese Definition sehr genau ist und die möglichen Unklarheiten des koevolutionären Phänomens klären sollte, ist sie für Biologen nicht praktikabel, da es schwierig zu beweisen ist.

Ebenso impliziert eine einfache Koadaptation keinen Koevolutionsprozess. Mit anderen Worten, die Beobachtung einer Wechselwirkung zwischen beiden Arten ist kein solider Beweis dafür, dass wir uns einem Koevolutionsereignis gegenübersehen.

Bedingungen für das Auftreten einer Koevolution

Es gibt zwei Voraussetzungen für das Koevolutionsphänomen. Eine ist die Spezifität, da die Entwicklung jedes Merkmals oder Merkmals bei einer Art auf den selektiven Druck zurückzuführen ist, der durch die Merkmale der anderen am System beteiligten Arten ausgeübt wird.

Die zweite Bedingung ist die Reziprozität - die Charaktere müssen sich gemeinsam entwickeln (um Verwechslungen mit der sequentiellen Evolution zu vermeiden).

Theorien und Hypothesen

Es gibt einige Theorien, die sich auf Koevolutionsphänomene beziehen. Darunter sind die Hypothesen des geografischen Mosaiks und der der roten Königin.

Geografische Mosaikhypothese

Diese Hypothese wurde 1994 von Thompson vorgeschlagen und berücksichtigt die dynamischen Phänomene der Koevolution, die in verschiedenen Populationen auftreten können. Mit anderen Worten, jedes geografische Gebiet oder jede Region präsentiert ihre lokalen Anpassungen.

Der Migrationsprozess von Individuen spielt eine grundlegende Rolle, da der Eintritt und Austritt der Varianten dazu neigt, die lokalen Phänotypen der Populationen zu homogenisieren.

Diese beiden Phänomene - lokale Anpassungen und Migrationen - sind die Kräfte, die für das geografische Mosaik verantwortlich sind. Das Ergebnis des Ereignisses ist die Möglichkeit, unterschiedliche Populationen in unterschiedlichen Koevolutionszuständen zu finden, da jede im Laufe der Zeit ihrer eigenen Flugbahn folgt.

Dank der Existenz des geografischen Mosaiks kann die Tendenz von Koevolutionsstudien, die in verschiedenen Regionen durchgeführt wurden, aber mit derselben Art inkonsistent oder in einigen Fällen widersprüchlich sind, erklärt werden.

Rote Königin Hypothese

Die Red Queen-Hypothese wurde 1973 von Leigh Van Valen vorgeschlagen. Der Forscher ließ sich von dem Buch von Lewis Carrol Alice durch den Spiegel inspirieren. In einer Passage der Geschichte erzählt der Autor, wie die Charaktere so schnell wie möglich rennen und trotzdem am selben Ort bleiben.

Van Valen entwickelte seine Theorie auf der Grundlage der konstanten Wahrscheinlichkeit des Aussterbens von Organismen. Das heißt, sie sind nicht in der Lage, sich im Laufe der Zeit zu "verbessern", und die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens ist immer gleich.

Zum Beispiel erleben Raubtiere und Beute ein ständiges Wettrüsten. Wenn der Raubtier seine Angriffsfähigkeit auf irgendeine Weise verbessert, sollte sich die Beute in ähnlichem Maße verbessern - wenn dies nicht geschieht, können sie aussterben.

Gleiches gilt für die Beziehung von Parasiten zu ihren Wirten oder für Pflanzenfresser und Pflanzen. Diese ständige Verbesserung beider Arten ist als Red Queen-Hypothese bekannt.

Typen

Spezifische Koevolution

Der Begriff "Koevolution" umfasst drei Grundtypen. Die einfachste Form heißt "spezifische Koevolution", bei der sich zwei Arten als Reaktion auf die andere entwickeln und umgekehrt. Zum Beispiel eine einzelne Beute und ein einzelnes Raubtier.

Diese Art der Interaktion führt zu einem evolutionären Wettrüsten, das zu Divergenz bestimmter Merkmale führt oder auch zu Konvergenz bei wechselseitigen Arten führen kann.

Dieses spezifische Modell, an dem nur wenige Arten beteiligt sind, ist am besten geeignet, um die Existenz der Evolution zu demonstrieren. Wenn der Selektionsdruck stark genug war, sollten wir das Auftreten von Anpassungen und Gegenanpassungen bei der Art erwarten.

Diffuse Koevolution

Der zweite Typ wird als "diffuse Koevolution" bezeichnet und tritt auf, wenn mehrere Arten an der Wechselwirkung beteiligt sind und die Auswirkungen jeder Art nicht unabhängig voneinander sind. Zum Beispiel könnte eine genetische Variation in der Resistenz eines Wirts gegen zwei verschiedene Arten von Parasiten zusammenhängen.

Dieser Fall ist in der Natur viel häufiger. Es ist jedoch viel schwieriger zu untersuchen als die spezifische Koevolution, da die Existenz mehrerer beteiligter Arten experimentelle Entwürfe sehr schwierig macht.

Flucht und Strahlung

Schließlich haben wir den Fall von "Flucht und Strahlung", bei dem eine Art eine Art Verteidigung gegen einen Feind entwickelt. Im Erfolgsfall kann sich dies vermehren und die Abstammungslinie kann diversifiziert werden, da der Druck der feindlichen Art nicht besteht so stark.

Wenn eine Pflanzenart beispielsweise eine bestimmte chemische Verbindung entwickelt, die sich als sehr erfolgreich herausstellt, kann sie sich vom Verzehr verschiedener Pflanzenfresser befreien. Daher kann die Abstammungslinie der Pflanze diversifiziert werden.

Beispiele

Koevolutionäre Prozesse gelten als Quelle der biologischen Vielfalt des Planeten Erde. Dieses ganz besondere Phänomen war bei den wichtigsten Ereignissen in der Evolution von Organismen vorhanden.

Wir werden nun sehr allgemeine Beispiele für Koevolutionsereignisse zwischen verschiedenen Abstammungslinien beschreiben und dann über spezifischere Fälle auf Artenebene sprechen.

Herkunft der Organellen in Eukaryoten

Eines der wichtigsten Ereignisse in der Entwicklung des Lebens war die Innovation der eukaryotischen Zelle. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass ein echter Kern durch eine Plasmamembran begrenzt ist und subzelluläre Kompartimente oder Organellen aufweist.

Es gibt sehr belastbare Belege für die Entstehung dieser Zellen durch Koevolution mit symbiotischen Organismen, die den gegenwärtigen Mitochondrien Platz machten. Diese Idee ist als endosymbiotische Theorie bekannt.

Gleiches gilt für die Herkunft der Pflanzen. Nach der endosymbiotischen Theorie entstanden Chloroplasten dank eines Symbioseereignisses zwischen einem Bakterium und einem anderen größeren Organismus, das schließlich den kleineren verschlang.

Beide Organellen - die Mitochondrien und die Chloroplasten - haben bestimmte Eigenschaften, die an Bakterien erinnern, wie die Art des genetischen Materials, die zirkuläre DNA und ihre Größe.

Der Ursprung des Verdauungssystems

Das Verdauungssystem vieler Tiere ist ein ganzes Ökosystem, in dem eine äußerst vielfältige mikrobielle Flora lebt.

In vielen Fällen spielen diese Mikroorganismen eine entscheidende Rolle bei der Verdauung von Nahrungsmitteln, sie unterstützen die Verdauung von Nährstoffen und in einigen Fällen können sie Nährstoffe für den Wirt synthetisieren.

Koevolutionäre Beziehungen zwischen dem Vogelbaby und der Elster

Bei Vögeln gibt es ein ganz besonderes Phänomen im Zusammenhang mit der Eiablage in den Nestern anderer Menschen. Dieses System der Koevolution besteht aus dem Crialo (Clamator glandarius) und seiner Wirtsart, der Elster (Pica pica).

Die Eiablage erfolgt nicht zufällig. Im Gegensatz dazu wählen die Kälber die Elsternpaare, die am meisten in die elterliche Fürsorge investieren. So wird der neue Mensch von seinen Adoptiveltern besser betreut.

Wie machst du das? Verwendung der Signale im Zusammenhang mit der sexuellen Selektion des Wirts, z. B. eines größeren Nestes.

Als Reaktion auf dieses Verhalten verringerten Elstern ihre Nestgröße in den Gebieten, in denen die Jungen leben, um fast 33%. In ähnlicher Weise haben sie auch eine aktive Verteidigung der Nestpflege.

Die Brut ist auch in der Lage, die Eier der Elster zu zerstören, um die Aufzucht ihrer Küken zu begünstigen. Als Reaktion darauf erhöhten Elstern die Anzahl der Eier pro Nest, um ihre Wirksamkeit zu erhöhen.

Die wichtigste Anpassung besteht darin, das parasitäre Ei erkennen zu können, um es aus dem Nest zu entfernen. Obwohl parasitäre Vögel Eier entwickelt haben, die denen von Elstern sehr ähnlich sind.

Verweise

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