Liste d'exemples d'évolution convergente - List of examples of convergent evolution

L'évolution convergente - l'évolution répétée de traits similaires dans de multiples lignées qui manquent toutes de façon ancestrale du trait - est répandue dans la nature, comme l'illustrent les exemples ci-dessous. La cause ultime de la convergence est généralement un biome évolutif similaire , car des environnements similaires sélectionneront des traits similaires chez toutes les espèces occupant la même niche écologique, même si ces espèces ne sont que très éloignées. Dans le cas des espèces cryptiques , il peut créer des espèces qui ne peuvent être distinguées qu'en analysant leur génétique. Des organismes non apparentés développent souvent des structures analogues en s'adaptant à des environnements similaires.

Chez les animaux

Les crânes du thylacine (à gauche) et du loup gris, Canis lupus , sont similaires, bien que les espèces ne soient que très lointainement apparentées ( infraclasses différentes ). La forme du crâne du renard roux, Vulpes vulpes , est encore plus proche de celle du thylacine.

Mammifères

Reptiles préhistoriques

Reptiles existants

  • Le diable épineux ( Moloch horridus ) est similaire dans son régime alimentaire et ses schémas d'activité au lézard cornu du Texas ( Phrynosoma cornutum ), bien que les deux ne soient pas particulièrement étroitement liés.
  • Les crocodiliens modernes ressemblent aux phytosaures préhistoriques , aux champsosaures , à certains amphibiens labyrinthodontes et peut-être même à la première baleine Ambulocetus . La ressemblance entre les crocodiliens et les phytosaures en particulier est assez frappante ; au point même d'avoir fait évoluer la graduation entre les formes à museau étroit et large, en raison des différences de régime alimentaire entre les espèces particulières des deux groupes.
  • La forme corporelle du reptile préhistorique ressemblant à un poisson, Ophthalmosaurus, était similaire à celle des autres ichtyosaures , des dauphins (mammifères aquatiques) et du thon ( poissons scombridés ).
  • Les vipères de la mort ressemblent fortement à de vraies vipères , mais sont des élapidés .
  • Le serpent de verre est en fait un lézard mais est confondu avec un serpent.
  • Les grands lézards tégu d'Amérique du Sud ont convergé en forme et en écologie avec les varans , qui ne sont pas présents dans les Amériques.
  • Les lézards sans pattes tels que les Pygopodidae sont des lézards ressemblant à des serpents qui ressemblent beaucoup à de vrais serpents .
  • Les lézards anoles, avec des populations sur des îles isolées, sont l'un des meilleurs exemples de rayonnement adaptatif et d'évolution convergente.
  • Le serpent de mer asiatique Enhydrina schistosa (serpent de mer à bec) ressemble au serpent de mer australien Enhydrina zweifeli , mais n'est en fait pas apparenté.
  • Le boa émeraude et le python vert sont de deux genres différents, mais se ressemblent beaucoup.

Aviaire

Poisson

  • Les animaux aquatiques qui nagent en utilisant une nageoire allongée le long du dos, du ventrum ou par paires sur leurs marges latérales (tels que Oarfish , Knifefish , Céphalopodes ) ont tous atteint le même rapport amplitude/longueur d'onde d'ondulation des nageoires pour maximiser la vitesse, 20 :1.
  • Les Mudskippers présentent un certain nombre d'adaptations au mode de vie semi-terrestre qui sont également généralement attribuées à Tiktaalik : respirer l'air de surface, avoir les yeux positionnés au-dessus de la tête, se soutenir et se déplacer sur terre à l'aide de solides nageoires.

Amphibiens

Arthropodes

Les punaises ressemblent à des mille-pattes, mais sont en fait des poux de bois qui ont convergé vers les mêmes défenses, jusqu'à ce qu'ils soient difficiles à distinguer.

Mollusques

Dans les yeux des vertébrés , les fibres nerveuses passent avant la rétine , bloquant un peu de lumière et créant un angle mort où les fibres traversent la rétine et sortent de l'œil. Dans les yeux de poulpe , les fibres nerveuses passent derrière la rétine et ne bloquent pas la lumière ni ne perturbent la rétine. Dans l'exemple, 4 désigne la tache aveugle des vertébrés, qui est notamment absente dans l'œil du poulpe. Dans les deux images, 1 désigne la rétine et 2 les fibres nerveuses, y compris le nerf optique ( 3 ).
  • Les bivalves et les gastéropodes de la famille des Juliidae ont des coquilles très similaires.
  • Il existe des formes ressemblant à des patelles dans plusieurs lignées de gastéropodes : les "vraies" patelles , les patelles pulmonées siphonariides et plusieurs lignées de patelles d'eau douce pulmonées.
  • Les yeux des céphalopodes (comme chez les poulpes et les calmars ) et les vertébrés sont tous deux des yeux d'appareil photo avec une grande similitude globale, mais sont des espèces très indépendantes. Un examen plus approfondi révèle certaines différences, notamment le développement embryonnaire , les muscles extraoculaires , le nombre de parties du cristallin et l'absence d'un angle mort rétinien dans l'œil des céphalopodes.
  • Vessie natatoire : Les vessies flottantes ont évolué indépendamment chez les poissons , la pieuvre pélagique tuberculée et les siphonophores tels que le man o' war portugais .
  • Les bivalves et les brachiopodes ont indépendamment développé des coquilles articulées appariées pour se protéger. Cependant, l'anatomie de leurs parties molles est très différente, c'est pourquoi les mollusques et les brachiopodes sont placés dans des phylums différents.
  • Propulsion par jet chez les calmars et les coquilles Saint - Jacques : ces deux groupes de mollusques ont des manières très différentes de presser l'eau à travers leur corps afin de propulser un mouvement rapide à travers un fluide. (Les larves de libellules au stade aquatique utilisent également un jet anal pour se propulser, et les méduses utilisent la propulsion par jet depuis très longtemps.). Les lièvres de mer (mollusques gastéropodes) utilisent un moyen similaire de propulsion à réaction, mais sans la machinerie neurologique sophistiquée des céphalopodes, ils naviguent un peu plus maladroitement. les tuniciers (comme les salpes) et certaines méduses utilisent également la propulsion par jet. Les organismes propulsés par jet les plus efficaces sont les salpes, qui utilisent un ordre de grandeur moins d'énergie (par kilogramme par mètre) que les calmars.

Autre

Dans les plantes

Dans les champignons

Dans les protéines, les enzymes et les voies biochimiques

Convergence fonctionnelle

Convergence évolutive de la sérine et de la cystéine protéase vers la même organisation en triades catalytiques acide-base-nucléophile dans différentes superfamilles de protéases . Les triades de subtilisine , de prolyl oligopeptidase , de protéase de TEV et de papaïne sont représentées .
Convergence évolutive des thréonine protéases vers la même organisation du site actif N-terminal. La thréonine catalytique du protéasome et l' ornithine acétyltransférase sont représentées .

Voici une liste d'exemples dans lesquels des protéines non apparentées ont des fonctions similaires avec une structure différente.

  • L'orientation convergente de la triade catalytique dans le site actif des protéases à sérine et à cystéine indépendamment dans plus de 20 superfamilles d'enzymes .
  • L'utilisation d'une thréonine N-terminale pour la protéolyse.
  • On pense que l' existence de familles distinctes d' anhydrase carbonique illustre une évolution convergente.
  • L'utilisation de l' acétate de ( Z )-7-dodécén-1-yle comme phéromone sexuelle par l' éléphant d'Asie ( Elephas maximus ) et par plus de 100 espèces de lépidoptères .
  • La biosynthèse d'hormones végétales telles que la gibbérelline et l'acide abscissique par différentes voies biochimiques chez les plantes et les champignons.
  • La protéine prestine qui entraîne l'amplificateur de la cochlée et confère une sensibilité auditive élevée chez les mammifères, montre de nombreux remplacements convergents d'acides aminés chez les chauves - souris et les dauphins, qui ont tous deux développé indépendamment une audition à haute fréquence pour l' écholocation . Cette même signature de convergence a également été trouvée dans d'autres gènes exprimés dans la cochlée des mammifères.
  • L'évolution indépendante répétée de la nylonase dans deux souches différentes de Flavobacterium et une souche de Pseudomonas .
  • La myoglobine de l'ormeau Sulculus diversicolor a une structure différente de la myoglobine normale mais remplit une fonction similaire - lier l'oxygène de manière réversible. "Le poids moléculaire de la myoglobine de Sulculus est de 41 kD, 2,5 fois plus grand que les autres myoglobines." De plus, sa séquence d'acides aminés n'a aucune homologie avec d'autres myoglobines d'invertébrés ou avec des hémoglobines, mais est homologue à 35 % avec l' indoleamine dioxygénase humaine (IDO) , une enzyme de dégradation du tryptophane des vertébrés. Il ne partage pas de fonction similaire avec IDO. "La myoglobine de type IDO est étonnamment largement distribuée parmi les mollusques gastropodes , tels que Sulculus , Nordotis , Batilus , Omphalius et Chlorostoma ."
  • L' hémocyanine des arthropodes et des mollusques a évolué à partir de différents ancêtres, la tyrosinase et les protéines de stockage des insectes, respectivement. Ils ont un poids moléculaire et une structure différents. Cependant, les protéines utilisent toutes deux des sites de liaison au cuivre pour transporter l'oxygène.
  • Les familles hexokinase , ribokinase et galactokinase de sucre kinases ont des fonctions enzymatiques similaires de phosphorylation du sucre, mais elles ont évolué à partir de trois familles distinctes non homologues car elles ont toutes un repliement tridimensionnel distinct et leurs motifs de séquence conservés sont remarquablement différents.
  • Les hémoglobines chez les vertébrés à mâchoires et les poissons sans mâchoire ont évolué indépendamment. Les hémoglobines fixatrices d'oxygène des poissons sans mâchoire ont évolué à partir d'un ancêtre de la cytoglobine qui n'a aucune fonction de transport d'oxygène et est exprimée dans les cellules fibroblastiques.
  • L'agent toxique, la sérine protéase BLTX, présent dans le venin produit par deux espèces distinctes, la musaraigne à queue courte d'Amérique du Nord ( Blarina brevicauda ) et le lézard perlé du Mexique , subissent une évolution convergente. Bien que leurs structures soient similaires, il s'avère qu'ils ont augmenté l'activité enzymatique et la toxicité par le biais de différents changements de structure. Ces changements ne se retrouvent pas chez les autres reptiles ou mammifères non venimeux.
  • Une autre toxine BgK, une toxine bloquant les canaux K+ de l' anémone de mer Bunodosoma granulifera et les scorpions adoptent des échafaudages distincts et des structures indépendantes, cependant, ils ont des fonctions similaires.
  • Les protéines antigel sont un parfait exemple d'évolution convergente. Différentes petites protéines à surface plane riche en thréonine provenant de différents organismes sont sélectionnées pour se lier à la surface des cristaux de glace. « Ceux-ci comprennent deux protéines de poisson, le tacaud océanique et la plie rouge, et trois protéines très actives d'insectes, le ténébrion jaune , la tordeuse des bourgeons de l' épinette et la puce des neiges. »
  • Les protéines de liaison à l'ARN qui contiennent le domaine de liaison à l'ARN (RBD) et la famille de protéines du domaine de choc froid (CSD) sont également un exemple d'évolution convergente. Sauf qu'ils ont tous les deux des motifs RNP conservés, les autres séquences protéiques sont totalement différentes. Cependant, ils ont une fonction similaire.
  • Le cryptochrome réceptif à la lumière bleue exprimé dans les yeux spongieux a probablement évolué de manière convergente en l'absence d' opsines et de systèmes nerveux. Le génome entièrement séquencé d' Amphimedon queenslandica , une larve de démosponge, manque d'un composant visuel vital : l'opsine, un gène d'un pigment d'opsine sensible à la lumière qui est essentiel pour la vision chez d'autres animaux.
  • La structure des protéines bactériennes de liaison à l' immunoglobuline G A et H ne contient aucune séquence homologue aux répétitions constantes des anticorps IgG, mais elles ont des fonctions similaires. Les deux protéines G, A, H sont inhibées dans les interactions avec les anticorps IgG (IgGFc) par un peptide synthétique correspondant à une séquence longue de 11 acides aminés dans la région COOH-terminale des répétitions.
  • L'évolution de la résistance aux stéroïdes cardiotoniques (CTS) via des substitutions d'acides aminés à des positions bien définies de la sous-unité Na + ,K + -ATPase chez plusieurs espèces d'insectes couvrant 6 ordres

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Convergence structurelle

Voici une liste d'exemples dans lesquels des protéines non apparentées ont des structures tertiaires similaires mais des fonctions différentes. On ne pense pas que la convergence structurale de la protéine entière se produise, mais une certaine convergence des poches et des éléments structuraux secondaires a été documentée.

  • Une certaine convergence de structure secondaire se produit en raison de certains résidus favorisant le fait d'être en hélice (propension hélicoïdale) et pour que des taches ou des poches hydrophobes se forment aux extrémités des feuillets parallèles.
  • ABAC est une base de données d'interfaces d'interaction de protéines évoluées de manière convergente. Des exemples comprennent la fibronectine/cytokines à longue chaîne, NEF/SH2, les protéines cyclophiline/capside.

Remarques

Les références

Lectures complémentaires

  • McGhee, GR (2011) Évolution convergente : les formes limitées les plus belles. Vienna Series in Theoretical Biology : Massachusetts Institute of Technology Press, Cambridge (MA). 322 p.