• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  Science >> Vetenskap >  >> Biologi
    Varför evolution ofta gynnar små djur och andra organismer

    Bakteriecollage. Kredit:Wikimedia Commons

    Liten verkar verkligen vara vacker i evolutionära termer. De största dinosaurierna, pterosaurierna och däggdjuren kan se imponerande ut, men dessa jättar är avsevärt mindre än mikroskopiska bakterier och encelliga alger och svampar. Små organismer är också gamla och otroligt motståndskraftiga.



    De första bevisen på encelliga organismer är från omkring 3,8 miljarder år sedan, strax efter att den nybildade jorden hade svalnat tillräckligt för att organiskt liv skulle kunna växa fram. Flercelliga djur utvecklades för mindre än en miljard år sedan, med större och mer komplexa djur som dök upp för lite över en halv miljard år sedan. Under större delen av jordens historia har planeten dominerats av organismer som inte är större än diametern på ett enda människohår.

    Stora djur tenderar att ta längre tid att växa och nå mognad, så de reproducerar sig långsammare. Medan möss har en kort generationstid (hur lång tid det tar en nyfödd att växa upp och föda) på cirka 12 veckor, tar elefanter närmare 25 år.

    Stora arter tenderar att utvecklas långsammare och kan vara sämre att klara av långsiktiga förändringar i den fysiska och biologiska miljön. Större organismer tenderar också att klara sig sämre vid massutrotning. Ingenting mycket större än en huskatt överlevde asteroidnedslaget som utplånade dinosaurierna för 66 miljoner år sedan.

    Att vara väldigt stor kräver mycket mer specialisering och långsammare reproduktion, och båda minskar chanserna att överleva miljöomvälvningar. Till exempel behöver större ryggradsdjur oproportionerligt tjockare ben och större muskler. En näbbmuska stor som en elefant skulle snabbt bryta benen om den försökte gå.

    Så det är inte förvånande att många grupper av djur verkar ha sitt ursprung i relativt små storlekar, och de tidigaste förgreningsrepresentanterna är vanligtvis ganska små. Systergrupperna till de bevingade insekterna inkluderar de små springsvansarna (oftast mindre än 6 mm), medan de mikroskopiska tardigraderna eller "vattenbjörnarna" är systergruppen till leddjuren (som inkluderar spindlar och kräftdjur) och sammetsmaskar.

    Enhetscell för förhållandet ytarea (SA) till volym (V) med tabeller. Kredit:Wikimedia Commons

    De tidigaste däggdjuren och några av de tidigaste dinosaurierna (som Eoraptor på mindre än två meter) var också relativt små jämfört med deras senare, ofta gigantiska kusiner.

    Varför bry sig om att bli större överhuvudtaget?

    Det finns många fördelar med att vara större. Större storlek kan göra det lättare att undvika rovdjur (elefanter och valar har få fiender förutom människor), jaga bytesdjur, konkurrera ut rivaler och utstå tillfälliga strapatser.

    Större organismer tenderar också att vara bättre på att spara värme (på grund av deras relativt mindre yta) och större potential för intelligens.

    Men forskare tror att det finns en övre gräns för cellstorlek. Mekaniken för celldelning bryts ner vid mycket små och mycket stora storlekar.

    Alla levande varelser måste också kämpa med en universell fysisk begränsning som noterats av Galileo Galilei. Större celler tenderar att ha mindre yta per volymenhet. Detta innebär att den naturliga rörelsen (diffusionen) av molekyler av gaser, näringsämnen och avfall i en utanför cellen inte räcker för att hålla saker igång utan ett transportsystem. Dessa molekyler har också ytterligare att resa i större celler.

    Den persiska mattan flatmask. Kredit:Wikimedia Commons

    Så att bygga en större organism innebär två saker. Först, gruppera massor av celler så att de kan arbeta tillsammans. För det andra, att göra olika celler specialiserade för olika jobb – inklusive strukturellt stöd, smälta mat och flytta saker som syre och CO2 runt.

    Alternativet är att bli platt eller trådliknande (som tagelmaskar) eller tunn och platt (som plattmaskar). Dessa djur behöver inte ett internt transportsystem eftersom ingen av deras celler (eller deras innehåll) är långt från den omgivande luften eller vattnet.

    Paleontologen Edward Cope (1840–1897) föreslog att individer inom alla linjer tenderar att öka i storlek genom evolutionär tid. Även om detta är sant i statistisk mening, finns det många undantag, och massutrotningshändelser återställer ofta saker till den mindre änden av spektrumet.

    Rita storleksfördelningen för nästan vilken större grupp av djur som helst och du kommer att hitta en slående positiv skevhet:de flesta arter är mycket närmare den minsta storleken än den största storleken inom sin föräldragrupp, och det finns relativt få stora arter. Till exempel finns det fler arter av insekter (cirka 5 miljoner) än alla andra grupper av djur tillsammans, vilket gör dem utan tvekan den mest framgångsrika djurgruppen på jorden.

    De flesta insekter är skalbaggar, med en genomsnittlig kroppslängd i området 6 mm. Jättar som Hercules (17 cm lång) och elefant (13 cm lång) skalbaggar är extremt sällsynta.

    Liten storlek gör att djur kan leva i en större mångfald av nischer och att dela upp resurserna finare, packa fler arter och individer i samma habitatutrymme. Insekter är mästare i denna strategi.

    Elefantbaggen finns i Centralamerika. Kredit:Wikimedia Commons

    De ödmjuka kommer att ärva jorden – och bortom

    Trots organismernas tendens att utvecklas till större storlekar, har de enklaste och minsta organismerna fortfarande många otroliga förmågor som större organismer saknar.

    Många av dessa små "extremofiler" kan överleva miljöer som utplånar de flesta andra livsformer.

    Vissa archaea (encelliga organismer utan kärnor) kan motstå temperaturer över 200°C runt djuphavsöppningar, medan andra arter kan frodas i vatten med hög salt-, syra- och alkalikoncentration. På samma sätt kan de små djurens tardigrader motstå temperaturer mellan 150°C och -200°C, rymdens vakuum, uttorkning i årtionden och stråldoser som är 1 000 gånger de som behövs för att döda en människa.

    Det finns till och med små nematodmaskar som kan leva under två mil av fast sten.

    Vissa forskare tror att mikrober kan överleva interplanetära resor inuti meteoriter. Forskare tror också att allt liv vi hittar någon annanstans i solsystemet kan ha ett gemensamt ursprung med livet på jorden – från och med i det små.

    Tillhandahålls av The Conversation

    Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com