Exaptation

V teorii evoluce je exaptace oportunní selektivní adaptací, která upřednostňuje vlastnosti, které jsou užitečné pro novou funkci, pro kterou nebyly původně vybrány. Například peří teropodů , původně vybrané proto, aby zajistily jejich termoregulaci , umožňovaly přizpůsobení letu. Bipedalism nebo slovo by také exaptations.

Původ termínu je přičítán biologům exaptace Stephenovi J. Gouldovi a Elizabeth  Vrbě (in) , v článku vysvětlujícím, jak se znaky nebo komplexní funkce mohou objevit a vyvinout z jednoduchých počátečních struktur.

Exaptation je koncept, který podporuje kritiku adaptacionismu . Je to jedna z dimenzí evoluce, která zajímá syntetickou biologii . Chtělo by se tím inspirovat k vytváření genů, metabolických cest nebo nových organismů ze stávajících systémů, které budou modifikovány nebo odkloněny.

Zmatek mezi předadaptací, adaptací a exaptací

V letech 1901 a 1909, Lucien Cuénot rozvíjí teorii pre-adaptace, které splňují méně úspěšné než exaptation „více v souladu s vědeckými normami XX th  století“ , formulace je příliš účelová Cuénot podle Goulda a Vrba. Tyto dva koncepty se ukázaly jako doplňkové: „předadaptace by se týkala postavy s její původní funkcí, zatímco exaptace by se týkala postavy s její odvozenou funkcí“ .

Ačkoli jsou pojmy adaptace a exaptace často spojovány, mají zřetelný význam:

V literatuře se velmi často mluví o exaptaci jako o jevu sekundárním po adaptaci. K adaptaci však může dojít také v důsledku exaptace. Pak řekneme, že postava prochází primárním osvobozením, následovaným sekundární adaptací.

Druhy exaptace

Obecně uvažujeme o dvou hlavních typech exaptace:

Možný původ exaptace

Vědci Paul W. Andrews, Steven W. Gangestad a Dan Matthews navrhli dva možné počátky exaptace:

Několik příkladů exaptation

Peří v teropodech

Příkladem, kdy má exaptace smysl, je výskyt peří pro let v teropodech . Archaeopteryx (první druh opeřeného theropod objevu) byla vždy klíčovým agentura vysvětlit evoluci theropods, a to zejména z důvodu nalezeno mnoho zkamenělin a poměrně dobře zachovalé z XIX th  století. Zkoumání deseti obnovených fosilií ukázalo, že tento druh měl sníženou letovou schopnost kvůli užšímu průměru trnů . Jedenáctý exemplář objevený v Bavorsku v roce 2011 a obzvláště dobře zachovalý však zobrazuje peří se silnými rachisy. Kromě toho distribuce peří na poslední fosilii naznačuje silnou podobnost s distribucí peří u moderních ptáků. Jak to, že morfologie křídla Archeopteryxe je podobná morfologii moderních ptáků, i když Archeopteryx má sníženou letovou schopnost? To naznačuje, že peří může mít úplně jinou funkci než let předem. Teropody by ve skutečnosti nejprve vyvinuly opeření umožňující termoregulaci. Toto peří pravděpodobně hrálo také kamufláž a vyvážení při cestování.

Archeologické nálezy také ukazují širokou škálu zbarvení a vzorů pro peří. Mnoho vědců tedy zastává názor, že tyto mohly být původně použity pro zobrazení během období reprodukce. Poté by byly znovu použity k letu výběrem jejich mechanických vlastností.

Choanae, plíce a nohy u tetrapodů

U tetrapodů se plíce (nahrazující žábry ) a nohy (nahrazující ploutve ) objevily předtím, než vytékala voda a dobytí souši, to znamená, že tyto orgány byly původně vyvinuty pro vodní život:

Kosti

Vývoj kostí je navíc charakteristickým znakem přechodu od vodního k suchozemskému životu u obratlovců. Proč měly tyto organismy kosti před změnou tohoto životního stylu? Na toto téma bylo učiněno mnoho hypotéz, ačkoli žádná dosud nebyla formálně prokázána. Někteří vědci tvrdí, že kosti nejprve hrály roli při osmoregulaci vodních organismů. Jiní místo toho dodržují teorii, že kosti hrály ochrannou roli před predátory a chovaly se jako brnění. Nakonec někteří vědci zastávají spíše názor, že kosti měly jako primární funkci ukládání fosfátů umožňující svalové aktivity. Tato teorie je dnes obzvláště podporována, když uvážíme, že „u lidí je 90% fosforu přítomno v minerální fázi kosti“. Kosti by proto splňovaly různé funkce, jako je ukládání fosforu, a vyvinuly by se tak, aby se mohly navzájem podporovat.

U savců

Mléko

U savců je mléko pravděpodobně produkováno modifikovanými potními žlázami (mléčné žlázy). Na těle synapsidů (předchůdců savců), které na rozdíl od sauropsidů, jejichž vejce jsou kalcifikovaná , se vyvinula vejce s měkkou a propustnou skořápkou, musel prosáknout jakýsi pot . Když se narodili, mláďata se přilepila ke své matce, a proto byla často v kontaktu s touto sekrecí s ochrannými a výživnými vlastnostmi. Přeměna tohoto „potu“ nebo zvláštního sekretu na mléko mohla být provedena několika po sobě jdoucími exaptacemi. Také sloučenina α-laktalbumin, díky které je možná syntéza laktózy, je výsledkem adaptace na laktaci. Studie prokázaly, že struktura tohoto proteinu geneticky úzce souvisí se strukturou lysozomů . Lysosomy jsou buněčné organely, jejichž funkcí je lýza buněk. Jsou velmi užitečné při obraně organismů, zejména při ničení mukopolysacharidové stěny bakterií . Podle některých vědců naznačuje silná podobnost lysozomů s α-laktalbuminem nový případ exaptace.

Hyena je klitoris skvrnitý

Další příklad pojmu exaptace, i když dnes zůstává vědecky sporný, lze vidět u hyen skvrnitých ( Crocuta crocuta ). Na rozdíl od většiny ostatních savců se pohlavní orgány žen morfologicky neliší od pohlavních orgánů mužů. Ženy skutečně mají klitoris, jehož velikost je srovnatelná s velikostí mužského penisu. Ženské horní rty lze také snadno zaměnit za šourek.

Význačnost ženských orgánů je přičítána příliš vysoké hladině androgenních hormonů v těle. Ženské hyeny se tak často označují jako hermafroditi a vědci tuto genitální podobnost připisují formě sexuální mimiky .

Užitečnost této podobnosti je vědeckou komunitou stále špatně chápána. Podle vědců si ženy původně vytvořily tuto mimikru pro obřad setkání . Přestože hyeny mají převážně osamělý životní styl, jsou tato zvířata spojována v klanech z různých důvodů, jako je predace. Slavnostní setkání je formou rozpoznávacího rituálu prováděného osamělými hyenami, které se seskupují, během nichž každý jedinec voní a olizuje genitálie svých kolegů. Během evoluce by se tato forma mimikry vyvinula tak, aby umožňovala ženám získat vyšší sociální status. Někteří autoři skutečně tvrdí, že větší velikost genitálií pozitivně koreluje s přijetím ze strany vrstevníků, což může jednotlivcům také poskytnout kondiční výhodu .

Rozličný

Exaptation je v rozporu s Aristotelovou myšlenkou, že funkce vytváří orgán. Tato myšlenka přetrvává dnes, ačkoli to byl vyvrácen ze jsem prvním  století  před naším letopočtem. AD by Lukrécie .

Exaptace tedy ukazuje, že evoluce nemá předem stanovený plán, ale spíše má tendenci „pohrávat si s existujícím“. Neměli bychom si proto klást otázku „proč“, ale spíše otázku „jak“. Zdálo se, že bipedalismus nevidí přes keře, ani oko nevidí: „funkce netvoří orgán“ . Naproti tomu tyto dovednosti byly vyvinuty, protože poskytovaly selektivní výhodu .

Poznámky a odkazy

Poznámky

  1. Výraz „funkce vytváří orgán“ není Aristoteles ( použil jej Darwin , navíc k jeho vyvrácení), ale myšlenka ano: „Každá bytost, každý orgán byl vytvořen přírodou za účelem , speciální cíl. " (Poslední věta Dějin zvířat ).

Reference

  1. Pascal Picq, Nejkrásnější historie jazyka , Paříž, Seuil ,Leden 2008, 184  s. ( ISBN  978-2-02-040667-3 ) , s.  33 -34.
  2. (en) Stephen Jay Gould , SJ; Vrba, E. (1982) Exaptation - chybějící termín ve vědě o formě, Paleobiology , sv. 8, s. 4-15.
  3. Thomas Heams, Philippe Huneman, Guillaume Lecointre a Marc Silberstein, darwinovské světy: Evoluce evoluce , Éditions Matériaux,2018( číst online ) , s.  121
  4. Andrews, PW; Gangestad, SW; Matthews, D. (2002) Adaptationism - how to perform an exaptationist program, Behavioral and brain sciences , vol. 25, s. 489-553.
  5. (in) Milford H. Wolpoff, paleoantropologie , McGraw-Hill,1999, str.  219.
  6. (in) Colleen Farmer, „  Vyvinuli se plíce a nitrokardiální zkrat, aby okysličily srdce u obratlovců  “ , Paleobiology , sv.  23, n o  3,1997, str.  358-372.
  7. (in) John N.Maina, Biologie ptačího dýchacího systému: evoluce, vývoj, struktura a funkce , Springer,2017( číst online ) , s.  102-103
  8. SCIENCE & VIE N ° 1164 - září 2014
  9. (in) Ostrom, JH (1974) Archeopteryx and the origin of Flight, The quarterly review of Biology , Vol. 49, s. 27-47.
  10. (en) Foth, C.; Tischlinger, H.; Rauhut, OWM (2014) Nový exemplář Archeopteryx poskytuje pohled na vývoj peří pennaceous, Nature , sv. 511, s. 79-82.
  11. (in) John Abramyan, Beatrice Thivichon Prince, Marion Joy Richman, „  Diversity in primary patra ontogeny of amniotes Revealed with 3D imaging  “ , Journal of Anatomy , vol.  226, n o  5,2015, str.  420–433 ( DOI  10.1111 / joa.12291 ).
  12. (in) Harrison Matthews, L. (1939) Reproduction in the Spotted Hyaena, Crocuta crocuta (Erxleben), Philosophical Transaction of the Royal Society of London , Vol. 230, s. 1-78.
  13. Paul Rossi, „  Zoologické procházky starověkou literaturou  “, Bulletin sdružení Guillaume Budé , sv.  1, n o  3,1967, str.  269-282 ( číst online , konzultováno 19. října 2017 ).
  14. De rerum natura , kniha IV, v. 834-835: „Nil ideo quoniam naturum est in corpore ut uti / Possemus, sed quod natum est id procreat usum. "" Nic se v těle nenarodí, aby to bylo možné použít, / ale to, co se narodí jako první, pak to vytváří. » Číst online .

Podívejte se také

Související články

externí odkazy