Коэволюция — взаимная эволюция организмов¶
Коэволюция — это одновременная взаимная эволюция двух или более видов, при которой изменения в одном из них служат фактором отбора для другого, и наоборот. Термин ввёл в научный оборот американский эколог Пол Р. Эрлих в 1964 году, хотя само явление описывалось ещё Чарлзом Дарвином в «Происхождении видов» (1859) на примере взаимоотношений орхидей и их опылителей. Коэволюция лежит в основе формирования сложных экологических взаимодействий — от симбиоза до паразитизма и хищничества.
¶Основные типы коэволюции
По характеру взаимного воздействия выделяют несколько типов коэволюции:
- Мутуалистическая — оба партнёра извлекают выгоду (опылители и цветущие растения, микоризные грибы и корни растений, лишайники как симбиоз гриба и водоросли).
- Паразитарическая — паразит и хозяин взаимно адаптируются: паразит совершенствует механизмы заражения, хозяин — механизмы защиты. Классический пример — коэволюция кукушки и её хозяев-воспитанников.
- Хищничество-жертва — хищники и жертвы в ходе эволюции формируют взаимные «гонки вооружений»: скорость и острота чувств хищника против скорости побега и маскировки жертвы.
- Конкурентная — виды, конкурирующие за один ресурс, взаимно смещают экологические ниши (принцип конкурентного исключения Гаузе).
- Антагонистическая — взаимное «преследование», например коэволюция ядовитых змей и устойчивых к их яду грызунов.
¶Механизмы и модели
Коэволюция осуществляется через стандартные механизмы естественного отбора: мутации, генетический дрейф, рекомбинацию и отбор. Ключевое отличие от «односторонней» эволюции — присутствие в системе биологического фактора отбора, который сам эволюционирует. Математически это описывается моделями «красной королевы» (термин Дж. Ван Валена, 1973), согласно которым вид вынужден непрерывно эволюционировать, лишь бы сохранить текущие отношения с партнёром или противником.
Выделяют также когэволюцию — коэволюцию нескольких видов, связанных общим взаимодействием (например, триада «растение — опылитель — паразит цветка»).
¶Коэволюция генов и геномов
Понятие коэволюции применяется и на молекулярном уровне:
- Коэволюция генов — взаимная эволюция генов внутри генома, например генов, контролирующих сплайсинг, или взаимодействующих белков.
- Коэволюция геномов — одновременная эволюция геномов симбионтов, например митохондрий и ядра клетки (митохондриальная коэволюция) или бактерий кишечника и хозяина.
- Коэволюция «хозяин–паразит» на генетическом уровне — гены иммунной системы (например, MHC-комплекс у позвоночных) эволюционируют в ответ на давление возбудителей болезней.
¶Коэволюция культур и языков
В гуманитарных науках термин используется расширительно. Культурная коэволюция — взаимное влияние культурных традиций, технологий и институтов. Лингвистическая коэволюция описывает параллельное развитие родственных языков или языков-контактных соседей. В социальной антропологии коэволюцией называют взаимное развитие социальных институтов и экологической среды (например, коэволюция земледелия и социальной иерархии).
¶Примеры коэволюции в природе
| Партнёры | Характер связи |
|---|---|
| Орхидеи и мотыльки семейства Sphingidae | Мутуалистическая; длинные хоботки мотыльков и глубокие нектарники орхидей |
| Фиговое дерево и оса-бластофаг | Обязательный обоюдный симбиоз |
| Баобаб и карликовый галаго | Опыление ночными приматами |
| Кролики и вирус миксоматоза | Паразитарная коэволюция, ослабление вирулентности |
| Гепардиновые змеи и белозубки | Устойчивость грызунов к яду |
¶Значение
Коэволюция объясняет происхождение многих адаптаций, которые невозможно понять в отрыве от партнёра или противника: строение цветка, состав яда, структуру иммунных генов. Понятие применяется в селекции (учёт коэволюции паразита и культуры при выведении устойчивых сортов), в медицине (эволюция возбудителей и устойчивость к лекарствам) и в биотехнологии.
¶История изучения
Ч. Дарвин описал взаимную адаптацию орхидей и насекомых в книге «О разнообразии животных и растений в состоянии одомашнивания» (1868). Термин «коэволюция» закрепился после работы П. Эрлиха и П. Рэйвен «Коэволюция бабочек и цветковых растений» (1964). В СССР вопросы коэволюции разрабатывались в трудах В. А. Догеля и его школы по взаимоотношениям паразитов и хозяев.
¶Источники
- Эрлих П., Рэйвен П. Коэволюция бабочек и цветковых растений (1964)
- Дарвин Ч. Происхождение видов (1859)
- Ван Вален Дж. Модель «Красная королевы» (1973)
- Догель В. А. Взаимоотношения паразитов и хозяев (1958)