Филогенетическая инерция - Phylogenetic inertia

Филогенетическая инерция или филогенетическое ограничение относится к ограничениям на будущее эволюционный пути, которые были навязаны предыдущими приспособления.^[1]

Чарльз Дарвин впервые распознал это явление, хотя позже этот термин был придуман Хубером в 1939 году.^[2] Дарвин объяснил идею филогенетической инерции на основе своих наблюдений; он говорил об этом, объясняя «Закон условий существования».^[3] Дарвин также предположил, что после видообразование, то организмы не начинать с нуля, а иметь характеристики, основанные на уже существующих, унаследованных от предков; и эти характеристики, вероятно, ограничивают объем эволюции, наблюдаемой в этом новом таксоны.^[4] Это основная концепция филогенетической инерции.

Ричард Докинз также объяснил эти ограничения, сравнив естественный отбор к реке в его книге 1982 года Расширенный фенотип.^[5]

Примеры филогенетической инерции

План тела

• 

  Эволюция рыб до четвероногих. Основной план тела был филогенетически ограничен.
  Самый земной позвоночные есть план тела состоящие из четырех конечностей. Гипотеза филогенетической инерции предполагает, что этот план тела соблюдается не потому, что он оптимален, а потому, что четвероногие получены из клады из Рыбы (Саркоптеригии ), которые также имеют четыре конечности. Четыре конечности оказались подходящими средствами передвижения, поэтому этот план тела не был выбран против.^[6]
• Люди не имеют оптимальной структуры для двуногие, потому что большая часть человеческого тела изначально развивалась под четвероногий передвижение, и с тех пор было ограничено из-за филогенетической инерции.^[7]

Режимы воспроизведения

Птицы являются единственной особой группой позвоночных, которые являются исключительно яйцекладущий, или кладка яиц. Было высказано предположение, что птицы филогенетически ограничены, поскольку происходят от рептилии, и, вероятно, не преодолели это ограничение или не разошлись достаточно далеко, чтобы развить живородство, или живорождение.^[8][9]

Гомологические структуры

• Более конкретно, чем сходство в плане тела, есть гомологичный кости поперек млекопитающее таксоны. Например, пентадактильная конечность костная структура наблюдается в руках приматы, передние лапы наездников, в крыльях летучие мыши, и ласты уплотнения. Тот факт, что они гомологичны, является еще одним свидетельством филогенетической инерции; эти структуры были изменены с течением времени, но их связывает общее происхождение.^[3][4]

Гомологичное строение костей передних конечностей четырех позвоночных.

• Все позвоночные имеют гомологичную структуру глаза, которая фактически имеет слепая зона в них, где Зрительный нерв прикрепляется к сетчатка.^[10]

Тесты на филогенетическую инерцию в учебных системах

Было проведено несколько исследований, которые смогли эффективно проверить филогенетическую инерцию при изучении общих черт; преимущественно с использованием сравнительных методов.^[11][12][13] Некоторые использовали сравнительные методы и нашли доказательства определенных черт, приписываемых адаптации, а некоторые - филогении; были также многочисленные черты, которые можно было отнести к обоим.^[12] В другом исследовании был разработан новый метод сравнительного исследования, который оказался мощным предсказателем филогенетической инерции в самых разных ситуациях. Это называлось филогенетическим Собственный вектор Регрессия (PVR), которая выполняется анализ главных компонентов между видами попарно матрица филогенетических расстояний.^[11] В другом, другом исследовании, авторы описали методы измерения филогенетической инерции, рассмотрели эффективность различных сравнительных методов и обнаружили, что разные методы могут выявить разные аспекты движущих сил. Авторегрессия и PVR показали хорошие результаты по морфологическим признакам.^[13]

Рекомендации

1. Джонсон, К; МакКинни, Ф; Соренсон, М. (1999). «Филогенетические ограничения родительской заботы самцов у веселящихся уток». Труды Лондонского королевского общества B. 266 (1421): 759–763. Дои:10.1098 / rspb.1999.0702. ЧВК  1689901.
2. Хубер, Б. (1939). "Siebrohrensystem unserer Baume und seine jahreszeitlichen Veranderungen". Jahrbücher für Wissenschaftliche Botanik. 88: 176–242.
3. Дарвин, Чарльз (1859). О происхождении видов. п. 206.
4. Шанахан, Тимоти (2011). «Филогенетическая инерция и высший закон Дарвина». Исследования по истории и философии биологических и биомедицинских наук.
5. Докинз, Ричард (1982). Расширенный фенотип: ген как единица отбора. Oxford University Press. п. 42.
6. Левин, Роджер (1980). «Эволюционная теория под огнем». Наука.
7. Gould, S.J .; Левонтин, Р. К. (1979-09-21). «Spandrels Сан-Марко и панглосская парадигма: критика адаптационистской программы». Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки. 205 (1161): 581–598. Bibcode:1979RSPSB.205..581G. Дои:10.1098 / rspb.1979.0086. ISSN  0962-8452. PMID  42062.
8. МакКитрик, Мэри (1993). «Филогенетические ограничения в эволюционной теории: есть ли у них объяснительная сила?». Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики. 24: 307–330. Дои:10.1146 / annurev.es.24.110193.001515.
9. Блэкберн, Дэниел; Эванс, Ховард (1986). «Почему нет живородящих птиц?». Американский натуралист. 128 (2): 165–190. Дои:10.1086/284552.
10. Докинз, Ричард (1986). Слепой часовщик. ISBN  978-0-393-31570-7.
11. Диниз-Филью, Хосе Александр Фелизола; Сант'Ана, Карлос Эдуардо Рамос де; Бини, Луис Маурисио (1 января 1998 г.). "Метод собственных векторов для оценки филогенетической инерции". Эволюция. 52 (5): 1247–1262. Дои:10.2307/2411294. JSTOR  2411294. PMID  28565378.
12. Пиенаар, Джейсон; Илани, Амияал; Геффен, Эли; Йом-Тов, Йорам (01.05.2013). «Макроэволюция жизненно важных признаков воробьиных птиц: адаптация и филогенетическая инерция». Письма об экологии. 16 (5): 571–576. Дои:10.1111 / ele.12077. ISSN  1461-0248. PMID  23489254.
13. Моралес, Эдуардо (1 апреля 2000 г.). «Оценка филогенетической инерции Tithonia (сложноцветных): сравнительный подход». Эволюция. 54 (2): 475–484. Дои:10.1111 / j.0014-3820.2000.tb00050.x. ISSN  1558-5646. PMID  10937224.