Jump to content

Гомоплазия

(Перенаправлено с Гомоплазии )

Гомоплазия в биологии и филогенетике — это термин, используемый для описания признака , который был приобретен или потерян независимо в отдельных линиях в ходе эволюции. Это отличается от гомологии , которая является термином, используемым для характеристики сходства черт, которые можно экономно объяснить общим происхождением . [1] Гомоплазия может возникнуть как в результате одинакового давления отбора, действующего на адаптирующиеся виды, так и в результате генетического дрейфа . [2] [3]

Гомоплазия — это сходство признака, которое не объясняется снисходительно происхождением от общего предка.

Чаще всего гомоплазию рассматривают как сходство морфологических признаков. Однако гомоплазия может проявляться и в других типах признаков, например, при сходстве генетической последовательности, [4] [5] типы жизненного цикла [6] или даже поведенческие черты. [7] [5]

Этимология

[ редактировать ]

Термин гомоплазия впервые был использован Рэем Ланкестером в 1870 году. [8] Соответствующее прилагательное либо гомопластично , либо гомопластично .Оно происходит от двух древнегреческих слов ὁμός ( homós ), что означает «похожий, одинаковый, одинаковый», и πλάσσω ( plássō ), что означает «придавать форму, формовать». [9] [10] [11] [4]

Параллелизм и конвергенция

[ редактировать ]

Параллельная и конвергентная эволюция приводит к гомоплазии, когда разные виды независимо развиваются или приобретают очевидно идентичные черты, которые отличаются от черт, которые, как предполагается, присутствовали у их общего предка. Когда сходные особенности вызваны эквивалентным механизмом развития, этот процесс называется параллельной эволюцией. [12] [13] Этот процесс называется конвергентной эволюцией, когда сходство возникает из-за разных механизмов развития. [13] [14] Эти типы гомоплазии могут возникать, когда разные линии живут в сопоставимых экологических нишах , которые требуют одинаковых адаптаций для повышения приспособленности. Интересным примером являются сумчатые кроты ( Notoryctidae ), золотые кроты ( Chrysochromidae ) и северные кроты ( Talpidae ). Это млекопитающие из разных географических регионов и родословных, и все они независимо развили очень схожие характеристики рытья нор (такие как конусообразные головы и плоские лобные когти), чтобы жить в подземной экологической нише. [15]

Реверсия

[ редактировать ]

Напротив, реверсия (также известная как рудиментализация) приводит к гомоплазии за счет исчезновения ранее приобретенных особенностей. [16] Этот процесс может быть результатом изменений в окружающей среде, в которых определенные приобретенные характеристики больше не актуальны или даже стали дорогостоящими. [17] [3] Это можно наблюдать у подземных и пещерных животных по потере зрения. [15] [18] у пещерных животных из-за потери пигментации, [18] и у змей , и у безногих ящериц из-за потери конечностей. [19] [20]

Отличие гомологии от гомоплазии

[ редактировать ]

Гомоплазия, особенно тот тип, который встречается в более близких филогенетических группах, может усложнить филогенетический анализ. Филогенетические деревья часто выбираются посредством экономного анализа . [21] [22] Этот анализ можно проводить с использованием фенотипических признаков, а также последовательностей ДНК. [23] Используя анализ экономии, гипотеза отношений, которая требует наименьшего количества (или наименее затратных) преобразований состояния персонажа, предпочтительнее альтернативных гипотез. Оценка этих деревьев может стать проблемой, если ее омрачает появление гомоплазии в символах, используемых для анализа. Важнейшим подходом к преодолению этих проблем является увеличение количества независимых (несплейотропных , несвязанных ) характеристик, используемых в филогенетическом анализе. Наряду с анализом экономии можно выполнить анализ правдоподобия , при котором выбирается наиболее вероятное дерево с учетом конкретной модели эволюции и определяются длины ветвей.

Согласно кладистической интерпретации , гомоплазия возникает, когда распределение состояния признака не может быть объяснено экономно (без дополнительных предполагаемых преобразований состояния признака между терминалями и их предковым узлом) на основе предпочтительной филогенетической гипотезы - то есть возникает рассматриваемый признак ( или исчезает) более чем в одной точке дерева. [16]

В случае последовательностей ДНК очень распространена гомоплазия из-за избыточности генетического кода. Наблюдаемая гомоплазия может быть просто результатом случайных нуклеотидных замен, накапливающихся с течением времени, и поэтому может не нуждаться в адаптационистском эволюционном объяснении. [5]

Примеры и применение гомоплазии

[ редактировать ]

Существуют многочисленные документированные примеры гомоплазии в следующих таксонах:

Возникновение гомоплазии также можно использовать для предсказаний эволюции. Недавние исследования использовали гомоплазию для предсказания возможности и пути внеземной эволюции. Например, Левин и др. (2017) предполагают, что развитие глазоподобных структур весьма вероятно из-за их многочисленных, независимо возникших на Земле случаев. [16] [32]

Гомоплазия против эволюционной случайности

[ редактировать ]

В своей книге «Чудесная жизнь » Стивен Джей Гулд утверждает, что повторение эволюционного процесса в любой момент времени не приведет к тем же результатам. [33] Возникновение гомоплазии рассматривается некоторыми биологами как аргумент против теории Гулда об эволюционной случайности . Пауэлл и Марискал (2015) утверждают, что это разногласие вызвано двусмысленностью и что теория непредвиденных обстоятельств и гомопластического возникновения могут быть верными одновременно. [34]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Торрес-Монтуфар А., Борщ Т., Охотерена Х. (май 2018 г.). «Когда гомоплазия не является гомоплазией: анализ эволюции признаков путем сопоставления составного и редуктивного кодирования» . Систематическая биология . 67 (3): 543–551. дои : 10.1093/sysbio/syx053 . ПМИД   28645204 .
  2. ^ Стернс С.С., Хоекстра РФ (2005). Эволюция: введение (2-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  9780199255634 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Холл А.Р., Коулгрейв Н. (март 2008 г.). «Распад неиспользуемых символов путем выделения и сноса» . Журнал эволюционной биологии . 21 (2): 610–7. дои : 10.1111/j.1420-9101.2007.01473.x . ПМИД   18081745 . S2CID   11165522 .
  4. ^ Перейти обратно: а б Рис Дж.Б., Урри Л.А., Кейн М.Л., Вассерман С.А., Минорский П.В., Джексон Р.Б. (2011). Кэмпбелл Биология (9-е изд.). Пирсон. ISBN  9780321739759 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с Сандерсон М.Дж., Хаффорд Л. (1996). Гомоплазия: повторение сходства в эволюции . Academic Press, Inc. Сан-Диего, Калифорния: ISBN  0-12-618030-Х .
  6. ^ Зильберфельд Т., Ли Дж.В., Вербрюгген Х., Круо С., де Ревье Б., Руссо Ф. (август 2010 г.). «Мультилокусная филогения бурых водорослей (Heterokonta, Ochrophyta, Phaeophyceae), калиброванная по времени: исследование эволюционной природы «радиации кроны бурых водорослей» ». Молекулярная филогенетика и эволюция . 56 (2): 659–74. дои : 10.1016/j.ympev.2010.04.020 . ПМИД   20412862 .
  7. ^ де Кейроз А., Вимбергер PH (февраль 1993 г.). «Полезность поведения для оценки филогении: уровни гомоплазии поведенческих и морфологических признаков». Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 47 (1): 46–60. дои : 10.1111/j.1558-5646.1993.tb01198.x . ПМИД   28568085 . S2CID   205778379 .
  8. ^ Ланкестер Э.Р. (1870 г.). «Об использовании термина гомология в современной зоологии и о различии между гомогенетическими и гомопластическими соглашениями» (PDF) . Анналы и журнал естественной истории . 6 (31): 34–43. дои : 10.1080/00222937008696201 .
  9. ^ Байи А. (1 января 1981 г.). Сокращено из Французско-греческого словаря . Париж: Хашетт. ISBN  2010035283 . OCLC   461974285 .
  10. ^ Байи А. «Греко-французский онлайн-словарь» . www.tabularium.be . Проверено 25 октября 2018 г.
  11. ^ Холт-младший, Джудика, Калифорния (4 февраля 2014 г.). «Систематическая биология — Словарь терминов: гомоплазия» . Архивировано из оригинала 1 июля 2017 года . Проверено 21 сентября 2018 г.
  12. ^ Арчи Дж.В. (1989). «Коэффициенты избытка гомоплазии: новые индексы для измерения уровней гомоплазии в филогенетической систематике и критика индекса согласованности». Систематическая биология . 38 (3): 253–269. дои : 10.2307/2992286 . JSTOR   2992286 .
  13. ^ Перейти обратно: а б Wake DB (сентябрь 1991 г.). «Гомоплазия: результат естественного отбора или свидетельство конструктивных ограничений?». Американский натуралист . 138 (3): 543–567. дои : 10.1086/285234 . S2CID   85043463 .
  14. ^ Ходин Дж (2000). «Пластичность и ограничения в развитии и эволюции». Журнал экспериментальной зоологии . 288 (1): 1–20. doi : 10.1002/(SICI)1097-010X(20000415)288:1<1::AID-JEZ1>3.0.CO;2-7 . ПМИД   10750048 .
  15. ^ Перейти обратно: а б Нево Э (1979). «Адаптивная конвергенция и дивергенция подземных млекопитающих». Ежегодный обзор экологии и систематики . 10 : 269–308. doi : 10.1146/annurev.es.10.110179.001413 .
  16. ^ Перейти обратно: а б с Wake DB, Wake MH, Specht CD (февраль 2011 г.). «Гомоплазия: от обнаружения закономерностей к определению процесса и механизма эволюции». Наука . 331 (6020): 1032–5. Бибкод : 2011Sci...331.1032W . дои : 10.1126/science.1188545 . ПМИД   21350170 . S2CID   26845473 .
  17. ^ Фонг Д.В., Кейн Т.К., Калвер, округ Колумбия (1995). «Рустигиализация и потеря нефункциональных персонажей». Ежегодный обзор экологии и систематики . 26 : 249–68. doi : 10.1146/annurev.es.26.110195.001341 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Джонс Р., Калвер, округ Колумбия (май 1989 г.). «Доказательства отбора сенсорных структур в пещерной популяции Gammarus minus (Amphipoda)» . Эволюция; Международный журнал органической эволюции . 43 (3): 688–693. дои : 10.1111/j.1558-5646.1989.tb04267.x . ПМИД   28568387 . S2CID   32245717 .
  19. ^ Скиннер А., Ли М.С. (2009). «Эволюция формы тела у сцинцидной ящерицы Lerista и режим макроэволюционных переходов». Эволюционная биология . 36 : 292–300. дои : 10.1007/s11692-009-9064-9 . S2CID   42060285 .
  20. ^ Скиннер А., Ли М.С., Хатчинсон М.Н. (ноябрь 2008 г.). «Быстрая и повторяющаяся потеря конечностей у клада сцинцидных ящериц» . Эволюционная биология BMC . 8 : 310. дои : 10.1186/1471-2148-8-310 . ПМК   2596130 . ПМИД   19014443 .
  21. ^ Уайли Э.О., Либерман Б.С. (2011). Филогенетика: теория и практика филогенетической систематики . John Wiley & Sons, Inc. Хобокен, Нью-Джерси: ISBN  9780470905968 .
  22. ^ Шух РТ, Брауэр А.В. (2009). Биологическая систематика: принципы и приложения . Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета. ISBN  9780801462436 .
  23. ^ Фельзенштейн Дж (2004). Выводы о филогениях . Синауэр. ISBN  978-0878931774 .
  24. ^ Верейе М.Л., Мартин П., Бакельяу Т., Д'Удекем Д'Акос К (22 декабря 2015 г.). «Анализ ДНК выявляет обильную гомоплазию таксономически важных морфологических признаков Eusiroidea (Crustacea, Amphipoda)». Зоологика Скрипта . 45 (3): 300–321. дои : 10.1111/zsc.12153 . S2CID   86052388 .
  25. ^ Ву Цзы, Милн Р.И., Чен С.Дж., Лю Дж., Ван Х., Ли Д.З. (03.11.2015). «Реконструкция состояния предков выявляет безудержную гомоплазию диагностических морфологических признаков у Urticaceae, противоречащую современным классификационным схемам» . ПЛОС ОДИН . 10 (11): e0141821. Бибкод : 2015PLoSO..1041821W . дои : 10.1371/journal.pone.0141821 . ПМЦ   4631448 . ПМИД   26529598 .
  26. ^ Мехиас Х.А., Шамбулейрон М., Ким Ш., Инфанте М.Д., Ким С.К., Леже Ж.Ф. (19 июля 2018 г.). «Филогенетический и морфологический анализ нового вида, обитающего на скалах, обнаруживает остаточное наследственное разнообразие и эволюционный параллелизм у Sonchus (Asteraceae)» . Систематика и эволюция растений . 304 (8): 1023–1040. дои : 10.1007/s00606-018-1523-2 . S2CID   49873212 .
  27. ^ Хэ Л., Шнайдер Х., Ховенкамп П., Марквардт Дж., Вэй Р., Вэй Х., Чжан Х., Сян Ц. (09.05.2018). «Молекулярная филогения селлигеоидных папоротников (Polypodiaceae): значение для естественного разграничения, несмотря на гомоплазию и быстрое излучение». Таксон . 67 (2): 237–249. дои : 10.12705/672.1 .
  28. ^ Шер С., Талавера Г., Эспадалер Х, Рана Дж.Д., Андерсен Андерсен А., Кавер СП, Вила Р. (27 июня 2018 г.). «Существуют ли голарктические виды муравьев? Трансберингийское расселение и гомоплазия у Formicidae». Журнал биогеографии . 45 (8): 1917–1928. дои : 10.1111/jbi.13380 . S2CID   51832848 .
  29. ^ Энрикес Р., фон дер Хейден С., Мэтти Калифорния (28 марта 2016 г.). «Когда гомоплазия имитирует гибридизацию: на примере капских хеков (Merluccius capensis и M. paradoxus)» . ПерДж . 4 : е1827. дои : 10.7717/peerj.1827 . ПМЦ   4824878 . ПМИД   27069785 .
  30. ^ Ортис Д., Франке О.Ф., Бонд Дж.Е. (октябрь 2018 г.). «Переплетение форм и филогении: обширная морфологическая гомоплазия и гетерогенность молекулярных часов у Боннетины и родственных ей птицеедов». Молекулярная филогенетика и эволюция . 127 : 55–73. дои : 10.1016/j.ympev.2018.05.013 . ПМИД   29778724 . S2CID   29152043 .
  31. ^ Ли М.С., Йейтс А.М. (июнь 2018 г.). «Тип-датирование и гомоплазия: примирение неглубоких молекулярных расхождений современных гавиалов с их длинной летописью окаменелостей» . Слушания. Биологические науки . 285 (1881): 20181071. doi : 10.1098/rspb.2018.1071 . ПМК   6030529 . ПМИД   30051855 .
  32. ^ Левин С.Р., Скотт Т.В., Купер Х.С., Вест Ю.А. (2017). «Пришельцы Дарвина» . Международный журнал астробиологии . 18 : 1–9. дои : 10.1017/S1473550417000362 .
  33. ^ Гулд С.Дж. (2000). Прекрасная жизнь: сланцы Бёрджесс и природа истории . Лондон: Винтажные книги. ISBN  9780099273455 .
  34. ^ Пауэлл Р., Марискал С. (декабрь 2015 г.). «Конвергентная эволюция как естественный эксперимент: пересмотренная лента жизни» . Фокус на интерфейсе . 5 (6): 20150040. doi : 10.1098/rsfs.2015.0040 . ПМЦ   4633857 . ПМИД   26640647 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 46dde80d76e03725d5a3507f7169c6f2__1711474080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/46/f2/46dde80d76e03725d5a3507f7169c6f2.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Homoplasy - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)