Kvantutveckling

Kvantevolution är en del av George Gaylord Simpsons multi-tempoed evolutionsteori som föreslagits för att förklara den snabba uppkomsten av högre taxonomiska grupper i fossilregistret . Enligt Simpson evolutionära hastigheter från grupp till grupp och till och med bland närbesläktade härstamningar. Dessa olika hastigheter av evolutionära förändringar betecknades av Simpson som bradyteliska (långsamma tempo), horoteliska (medeltempo) och takyteliska (snabbt tempo).

Kvantevolutionen skilde sig från dessa förändringsstilar genom att den innebar en drastisk förändring i de adaptiva zonerna hos vissa klasser av djur. Ordet " kvantum " syftar därför på en "allt-eller-ingen-reaktion", där övergångsformer är särskilt instabila och därigenom försvinner snabbt och fullständigt. Även om kvantutveckling kan ske på vilken taxonomisk nivå som helst, spelar den en mycket större roll i "ursprungs taxonomiska enheter av relativt hög rang, såsom familjer , ordnar och klasser ."

Kvantutveckling i växter

Användningen av frasen "kvantutveckling" i växter artikulerades tydligen först av Verne Grant 1963 (sid. 458-459). Han citerade ett tidigare papper från 1958 av Harlan Lewis och Peter H. Raven , där Grant hävdade att Lewis och Raven gav en "parallell" definition av kvantevolution enligt definitionen av Simpson. Lewis och Raven postulerade att arter i släktet Clarkia hade en typ av artbildning som resulterade

...som en konsekvens av en snabb omorganisation av kromosomerna på grund av närvaron, någon gång, av en genotyp som bidrar till omfattande kromosombrott. Ett liknande ursprungssätt genom snabb omorganisation av kromosomerna föreslås för härledning av andra arter av Clarkia . I alla dessa exempel växer derivatpopulationerna intill föräldraarten, som de liknar mycket i morfologi, men från vilka de är reproduktivt isolerade på grund av multipla strukturella skillnader i deras kromosomer. Det rumsliga förhållandet mellan varje föräldraart och dess derivat antyder att differentiering har varit nyligen. Den upprepade förekomsten av samma differentieringsmönster i Clarkia tyder på att en snabb omorganisation av kromosomerna har varit ett viktigt utvecklingssätt i släktet. Denna snabba omorganisation av kromosomerna är jämförbar med de systemiska mutationer som föreslagits av Goldschmidt som en mekanism för makroevolution . I Clarkia har vi inte observerat några markanta förändringar i fysiologi och utvecklingsmönster som skulle kunna beskrivas som makroevolution. Omorganisation av genomen kan emellertid sätta scenen för efterföljande evolution längs en helt annan kurs än förfädernas populationer

Harlan Lewis förfinade detta koncept i en artikel från 1962 där han myntade termen "Catastrophic Speciation" för att beskriva detta sätt att artbildning, eftersom han teoretiserade att de minskningar i populationsstorlek och åtföljande inavel som ledde till kromosomala omarrangemang inträffade i små populationer som var utsatta för allvarlig torka.

Leslie D. Gottlieb i sin 2003 sammanfattning av ämnet i växter anges

vi kan definiera kvantspeciering som spirande av en ny och mycket annorlunda dotterart från en halvisolerad perifer population av förfäderna i en korsbefruktande organism... jämfört med geografisk artbildning, som är en gradvis och konservativ process , är kvantspeciering snabb och radikal i sina fenotypiska eller genotypiska effekter eller båda.

Gottlieb trodde inte att sympatrisk artbildning krävde störande selektion för att bilda en reproduktiv isolerande barriär, enligt definitionen av Grant, och i själva verket uppgav Gottlieb att kravet på störande selektion var "onödigt restriktivt" för att identifiera fall av sympatrisk artbildning. I detta papper från 2003 sammanfattade Gottlieb exempel på kvantutveckling i växtarterna Clarkia , Layia och Stephanomeria .

Mekanismer

Enligt Simpson (1944) resulterade kvantutvecklingen från Sewall Wrights modell av slumpmässig genetisk drift . Simpson trodde att stora evolutionära övergångar skulle uppstå när små populationer, som var isolerade och begränsade från genflödet , skulle fixera sig vid ovanliga genkombinationer. Denna "oanpassningsfas" (orsakad av genetisk drift) skulle sedan (genom naturligt urval) driva en deme-population från en stabil adaptiv topp till en annan i det adaptiva fitnesslandskapet . Men i sin Major Features of Evolution (1953) skrev Simpson att denna mekanism fortfarande var kontroversiell:

"huruvida prospektiv anpassning som förspel till kvantevolution uppstår adaptivt eller inadaptivt. Det drogs ovan slutsats att den vanligtvis uppstår adaptivt... Den exakta rollen av, säg, genetisk drift i denna process är därför till stor del spekulativ för närvarande. Den kan ha en väsentlig del eller ingen. Den är säkerligen inte inblandad i alla fall av kvantutveckling, men det finns en stor möjlighet att den ofta är involverad. Om eller när den är inblandad är det en initierande mekanism. Drift kan endast sällan, och endast för lägre kategorier, har slutfört övergången till en ny adaptiv zon."

Denna preferens för adaptiva framför inadaptiva krafter ledde till att Stephen Jay Gould uppmärksammade "den moderna syntesens härdning", en trend på 1950-talet där adaptionism tog företräde framför pluralismen av mekanismer som var vanliga på 1930- och 40-talen.

Simpson ansåg att kvantevolution var sin krona på verket, och var "det kanske viktigaste resultatet av [min] undersökning, men också det mest kontroversiella och hypotetiska."

Se även

• Miljönischmodellering
• Mutationism
• Punkterad jämvikt
• Kvantspeciering
• Snabba evolutionsmetoder
• Skiftande balansteori
• Sympatisk artbildning

Källor

• Eldredge, Niles (1995). Återuppfinna Darwin . New York: John Wiley & Sons. s. 20-26.
• Gould, SJ (1994). "Tempo och läge i den makroevolutionära rekonstruktionen av darwinismen" PNAS USA 91 (15): 6764-71.
• Gould SJ (2002). The Structure of Evolutionary Theory Cambridge MA: Harvard Univ. Tryck. sid. 529-31.
• Mayr, Ernst (1976). Evolution och livets mångfald . Cambridge MA: Belknap Press. sid. 206.
• Mayr, Ernst (1982). Tillväxten av biologiskt tänkande . Cambridge MA: Belknap Press. sid. 555, 609-10.

externa länkar

• George Gaylord Simpson - Biografisk sketch.
• Tempo and Mode in Evolution: Genetics and Paleontology 50 Years After Simpson