BỨC XẠ THÍCH ỨNG: QUÁ TRÌNH, CÁC LOẠI VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2025

Các bức xạ thích nghi là một hiện tượng liên quan đến việc phân nhánh tiến hóa của một tập hợp các loài mà dẫn đến sự xuất hiện, để thích ứng "nhanh" để hốc sinh thái khác nhau, hình thức mới từ các loài tổ tiên giống nhau.

Khái niệm bức xạ thích ứng được đề xuất bởi Charles Darwin, một nhà tự nhiên học người Anh thế kỷ 19, sau một chuyến đi mà ông thực hiện đến quần đảo Galapagos, nơi ông quan sát chi tiết một số loài chim sẻ đảo, hậu duệ của tổ tiên lục địa, có những thay đổi khác nhau ở mỏ của chúng. .

Bức xạ của chim ưng thích ứng (Nguồn: Jackie Malvin qua Wikimedia Commons)

Việc tìm thấy những con chim sẻ này đại diện cho Darwin bằng chứng động vật học chính để hỗ trợ lý thuyết của ông về "nguồn gốc có thay đổi", vì các dạng mỏ khác nhau mà ông quan sát, tất cả đều có nguồn gốc từ cùng một dòng dõi tổ tiên, dường như được điều chỉnh để khai thác các nguồn tài nguyên khác nhau của cùng một thích hợp dinh dưỡng, "phân vùng" nó.

Người ta đã xác định rằng nguyên nhân chính của bức xạ thích ứng liên quan đến sự gián đoạn dòng gen giữa các cá thể cùng loài (cách ly địa lý), với các biến đổi môi trường rõ rệt và sự vắng mặt của động vật ăn thịt hoặc áp lực chọn lọc tiêu cực.

Theo nghĩa này, thực tế lịch sử tự nhiên là các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt đã dẫn đến bức xạ thích ứng ấn tượng của nhiều nhóm sinh vật, vì sự vắng mặt của các sinh vật tạo cơ hội cho các loài sống sót tập trung vào các hốc trống và trải qua các quá trình. bức xạ thích nghi.

Quá trình bức xạ thích ứng

Bức xạ thích ứng, như đã giải thích, là sự xuất hiện của các loài mới về mặt sinh thái khác với dòng tổ tiên chung.

Những sự kiện này nhất thiết phải xảy ra thông qua một quá trình xác định, theo khái niệm loài sinh học, ngụ ý sự gián đoạn của dòng gen (sự cách ly sinh sản) giữa con cái "đã được sửa đổi" và tổ tiên trực tiếp của chúng.

Nhiều tác giả ủng hộ ý kiến ​​cho rằng bức xạ thích ứng là một dạng "mở rộng" của quá trình hình thành, nhưng nó được điều khiển bởi các yếu tố sinh thái và chịu những điều kiện ban đầu khá đặc biệt.

Thông thường, sự cô lập địa lý là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến bức xạ thích nghi, vì các quần thể tự cô lập bị "buộc" phải thích nghi để tận dụng các hốc sinh thái mới hoặc sự vắng mặt của các động vật ăn thịt cũ.

Một trong những ví dụ minh họa rõ nhất cho quá trình phóng xạ thích ứng xảy ra như thế nào là sự xâm chiếm các hòn đảo, các đỉnh của một số ngọn núi và các hồ non (hoặc còn nguyên) bởi các loài từ các nguồn khác.

Đảo địa lý có thể là sản phẩm của các sự kiện địa chất khác nhau, nhưng chúng cũng có thể được coi là đảo sinh thái, vì sự cách ly của các cá thể khỏi quần thể do sự khác biệt về hành vi hoặc môi trường cũng là một rào cản đối với dòng gen, dẫn đến sự hình thành.

Làm thế nào để bức xạ thích ứng xảy ra trên một hòn đảo?

Nếu chúng ta xem xét một hòn đảo địa lý mới hình thành (nói về mặt địa chất), chúng ta có thể tưởng tượng rằng ban đầu, hòn đảo này sẽ "trần trụi" hoặc không có bất kỳ sinh vật sống nào.

Vì vậy, hòn đảo này đại diện cho một cơ hội sinh thái đặc biệt cho sự xâm chiếm hoặc định cư của bất kỳ loài nào từ đất liền (lục địa) hoặc không, có thể tận dụng các nguồn tài nguyên sinh thái mà hòn đảo này mang lại.

Các loài thuộc địa có thể là vi khuẩn, nấm, tảo, thực vật trên cạn, động vật, v.v., khi định cư trên đảo “mới” có thể thích nghi hoặc chuyên biệt hóa một số đặc điểm của chúng để khai thác dinh dưỡng, ví dụ, của một ngách mới. có lẽ rất khác so với thị trường ngách mà họ đã nổi lên.

Không sớm thì muộn, trên quy mô tiến hóa, sự khác biệt về các đặc điểm đã được thiết lập sẽ biểu hiện một rào cản sinh sản cản trở dòng gen giữa các cá thể sống trong quần thể và những "cá thể tổ tiên" từ đất liền mà từ đó chúng đa dạng hóa.

Đa dạng hóa thích ứng và bức xạ thích ứng

Điều quan trọng cần lưu ý là định nghĩa hiện đại về bức xạ thích ứng có hai đặc điểm chính:

- Thích nghi bức xạ không giống như đa dạng hóa bằng cách thích nghi (bằng chọn lọc tự nhiên) trong cùng một loài

- Sự thích nghi làm phát sinh bức xạ thích ứng

Hai câu này có nghĩa là nếu không có đặc điểm thì người ta không thể nói về bức xạ thích ứng, cũng như người ta không thể nói về đặc điểm nếu không có bức xạ thích ứng (nó không chỉ nói về những thay đổi nhỏ của cá nhân như một phản ứng thích ứng với một điều kiện môi trường mới).

Các loại

Theo một số tác giả, các sự kiện bức xạ thích ứng có thể được "phân loại" thành ba loại, tùy theo tác nhân kích thích gây ra quá trình. Do đó, bức xạ thích ứng có thể xảy ra do sự thay đổi môi trường, sự thích nghi chung hoặc do sự hình thành một quần đảo.

Khi nói đến bức xạ thích ứng được kích hoạt bởi những thay đổi môi trường, điều này xảy ra do áp lực chọn lọc buộc các loài phải thích nghi với một môi trường đã thay đổi đáng kể để tồn tại.

Do đó, bức xạ xảy ra theo cách mà các loài mới hình thành sẽ làm như vậy để xâm chiếm các hốc sinh thái mới phát sinh do hậu quả của những thay đổi môi trường nói trên.

Các bức xạ thích nghi phát sinh từ các thích nghi chung làm như vậy nhờ sự xuất hiện hoặc phát triển các khả năng mới ở các cá thể cùng loài, cho phép chúng xâm nhập vào các hốc sinh thái mới.

Sự hình thành hoặc tồn tại của các quần đảo, độ cao núi cao hoặc các đảo đại dương là một trong những nguyên nhân chính gây ra bức xạ thích ứng, vì những địa điểm này có thể bị xâm chiếm bởi các loài mới phải thích nghi nhanh chóng với những nơi này, tiến hóa khác xa với tổ tiên trực tiếp của chúng.

Ví dụ về bức xạ thích ứng

- Động vật

Finches (chim)

Darwin đã cho cộng đồng khoa học một ví dụ tốt nhất mà ông có thể lấy để chứng minh bức xạ thích ứng ở động vật: trường hợp chim sẻ ở quần đảo Galapagos.

Chim sẻ là một loại chim ăn hạt và thuộc chi Geospiza. Những loài chim này được cho là gần đây đã tách ra khỏi nhau, nơi cách ly sinh sản đã diễn ra do sự khác biệt sinh thái một phần liên quan đến sự thích nghi với các loại hạt khác nhau.

Chim sẻ Galápagos (Nguồn: Robert Taylor Pritchett qua Wikimedia Commons)

Ở chim, sự khác biệt về hình dạng và kích thước cơ thể, cũng như một số đặc điểm của giọng hót liên quan đến hình thái, có thể kết thúc bằng sự cách ly trước khi sinh sản, dần dần bao hàm một quá trình hình thành.

Cichlid (cá)

Một ví dụ cổ điển khác về bức xạ thích nghi là của cichlid, thuộc họ Cichlidae của cá nhiệt đới nước ngọt.

Các loài trong họ này là hậu duệ của một loài ăn tảo và trầm tích mềm, nhưng các loài khác nhau lại phân ra ở các vị trí khác nhau.

Phát sinh loài cá Cichlid (Nguồn: hình gốcː Joana I. Meier, David A. Marques, Salome Mwaiko, Catherine E. Wagner, Laurent Excoffier & Ole Seehausen Biên tập bởi Dennis Pietras, Buffalo, NY Hoa Kỳ qua Wikimedia Commons)

Trong một hồ được gọi là Barombi Mbo, một quá trình phóng xạ thích ứng đã tạo ra 11 loài khác nhau, trong đó có các loài săn mồi của cá và côn trùng khác, loài ăn trứng, loài lọc và những loài khác ăn như bọt biển.

Bức xạ thích ứng cũng xảy ra ở một hồ khác, Hồ Malawi, có lẽ là hồ quan trọng nhất trong số các loài cá cichlid, nơi loài cá được tìm thấy ăn ký sinh trùng của các loài cá khác và cá xé da của các loài cá khác. Cichlid cũng đã được xác định ăn vảy, trứng của các loài cá khác và ấu trùng của chúng, v.v.

Sự phóng xạ thích nghi của những loài cá này không chỉ do khai thác các hốc dinh dưỡng mới (thức ăn), mà còn do một số hành vi và mô hình môi trường sống đã được các tác giả khác nhau mô tả.

- Cây

Một ví dụ về bức xạ thích nghi là của thực vật có mạch và sự xâm nhập của các môi trường trên cạn. Thực vật có mạch không hạt lần đầu tiên xuất hiện trong hồ sơ hóa thạch Silur, nhưng trở nên đa dạng hơn trong thời kỳ Carboniferous.

Bức xạ thích ứng đột ngột của thực vật hạt kín (thực vật có hoa) xảy ra vào kỷ Jura, vào thời điểm đó người ta cho rằng chúng phát sinh từ cây dương xỉ có hạt. Tuy nhiên, độ phức tạp của nó tăng lên chỉ khoảng 100 triệu năm trước.

Trong quá trình đa dạng hóa của thực vật hạt kín, tức là sự phóng xạ thích nghi của chúng, đã có ít nhất ba quá trình chuyển đổi: đầu tiên, sự xuất hiện của lá noãn, sau đó là sự thụ tinh kép và cuối cùng là sự xuất hiện của hoa như chúng ta đã biết ở hiện tại.

Người giới thiệu

1. Gallardo, M H. (2011). Evolution: The Course of Life (Số 575 G 162).
2. Gavrilets, S., & Losos, JB (2009). Bức xạ thích ứng: lý thuyết tương phản với dữ liệu. Khoa học, 323 (5915), 732-737.
3. Gavrilets, S., & Vose, A. (2005). Các dạng động của bức xạ thích ứng. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 102 (50), 18040-18045.
4. Glour, RE (2010). Những hiểu biết về phát sinh loài về bức xạ thích nghi. Đánh giá hàng năm về Hệ sinh thái, Tiến hóa và Hệ thống, 41, 251-270.
5. Rundell, RJ, & Giá cả, TD (2009). Bức xạ thích ứng, bức xạ không thích ứng, đặc điểm sinh thái và đặc điểm không sinh thái. Xu hướng Sinh thái & Tiến hóa, 24 (7), 394-399.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Sinh học (xuất bản lần thứ 9). Brooks / Cole, Cengage Learning: Hoa Kỳ.
7. Stroud, JT và Losos, JB (2016). Cơ hội sinh thái và bức xạ thích ứng. Đánh giá hàng năm về Hệ sinh thái, Tiến hóa và Hệ thống học, 47.
8. Turner, GF (2007). Bức xạ thích nghi của cá cichlid. Sinh học hiện tại, 17 (19), R827-R831.