Evolutionary arms race
ઉત્ક્રાંતિવાદી જીવવિજ્ઞાનમાં, ઉત્ક્રાંતિવાદી હથિયારોની હરિફાઈ એ સહ-વિકસિત જનીનો, પ્રતિકૃતિ અને વર્તણૂકીય લક્ષણોના સ્પર્ધાત્મક સમૂહો વચ્ચે ચાલુ સંઘર્ષ છે, જે હથિયારોની હરિફાઇના ભૌગોલિક-રાજકીય ખ્યાલને સામ્યતા આપતા એકબીજા સામે વધતા અનુકૂલન અને પ્રતિ-અનુકૂલન વિકસાવે છે. આને ઘણીવાર હકારાત્મક પ્રતિસાદના ઉદાહરણો તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે. સહ-વિકસિત જનીન સમૂહો વિવિધ પ્રજાતિઓમાં હોઈ શકે છે, જેમ કે શિકારી પ્રજાતિ અને તેના શિકાર (વર્મીજ, 1987), અથવા પરોપજીવી અને તેના યજમાન વચ્ચે ઉત્ક્રાંતિવાદી હથિયારોની સ્પર્ધામાં. વૈકલ્પિક રીતે, હથિયારોની સ્પર્ધા એ જ પ્રજાતિના સભ્યો વચ્ચે હોઈ શકે છે, જેમ કે સંદેશાવ્યવહારના હેરફેર/વેચાણ પ્રતિકાર મોડેલ (ડોકિન્સ એન્ડ ક્રેબ્સ, 1979) અથવા ભાગેડુ ઉત્ક્રાંતિ અથવા રેડ ક્વીન ઇફેક્ટ્સમાં. ઉત્ક્રાંતિવાદી હથિયારોની સ્પર્ધાનું એક ઉદાહરણ જાતિઓ વચ્ચેના જાતીય સંઘર્ષમાં છે, જેને ઘણીવાર ફિશેરિયન ભાગેડુ શબ્દ સાથે વર્ણવવામાં આવે છે. થિએરી લોડેએ ઉત્ક્રાંતિમાં આવી વિરોધાભાસી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની ભૂમિકા પર ભાર મૂક્યો હતો જે પાત્ર વિસ્થાપન અને વિરોધાભાસી સહ-ઉત્ક્રાંતિ તરફ દોરી જાય છે. સમમિતીય વિરુદ્ધ અસમપ્રમાણ હથિયારોની હરિફાઇ હથિયારોની હરિફાઇઓને સમપ્રમાણ અથવા અસમપ્રમાણ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. સપ્રમાણ હથિયારોની સ્પર્ધામાં, પસંદગીનું દબાણ સહભાગીઓ પર સમાન દિશામાં કાર્ય કરે છે. આનું એક ઉદાહરણ પ્રકાશ માટેની સ્પર્ધાના પરિણામે ઊંચા થતા વૃક્ષો છે, જ્યાં બંને પ્રજાતિઓ માટે પસંદગીયુક્ત લાભ ઊંચાઈમાં વધારો છે. અસમપ્રમાણ હથિયારોની સ્પર્ધામાં ચિત્તા અને ગઝેલ જેવા વિપરીત પસંદગીના દબાણનો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં ચિત્તા શિકાર અને મારવામાં વધુ સારી રીતે વિકસે છે, જ્યારે ગઝેલ શિકાર અને મારવા માટે નહીં, પરંતુ કબજે કરવાથી બચવા માટે વિકસે છે. યજમાન પરોપજીવી ગતિશીલ બે પ્રજાતિઓ વચ્ચેના પસંદગીયુક્ત દબાણમાં યજમાન-પરોપજીવી સહવિકાસનો સમાવેશ થઈ શકે છે. આ વિરોધાભાસી સંબંધ રોગકારક માટે જીવતંત્રને ચેપ લગાડવા માટે શ્રેષ્ઠ ઝેરી એલીલ્સની જરૂરિયાત તરફ દોરી જાય છે અને યજમાન માટે પરોપજીવીવાદથી બચવા માટે શ્રેષ્ઠ પ્રતિરોધક એલીલ્સ હોય છે. પરિણામે, વાઈરલ અને પ્રતિકારક વસ્તીના કદ (આનુવંશિક પસંદગીના દબાણમાં વધઘટ) અને પેઢીના સમય (પરિવર્તન દર) ના આધારે એલીલ આવર્તન સમય પ્રમાણે બદલાય છે, જ્યાં વ્યક્તિગત તંદુરસ્તી લાભને કારણે કેટલાક જીનોટાઇપ્સ પ્રાધાન્યપૂર્વક પસંદ કરવામાં આવે છે. બંને વસ્તીમાં આનુવંશિક પરિવર્તનનું સંચય 1973માં લેઇ વેન વેલેને સૂચવેલી રેડ ક્વીનની પૂર્વધારણા અનુસાર ઓછી તંદુરસ્તી ખર્ચ અને લુપ્તતા ટાળવા માટે સતત અનુકૂલનને સમજાવે છે. ઉદાહરણો ફાયટોપ્થોરા ઇન્ફેસ્ટન્સ/બિન્ટ્જે બટાટાની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બિન્ટ્જે બટાટા મુનસ્ટર્સન અને ફ્રાન્સેન બટાકાની જાતો વચ્ચેના ક્રોસમાંથી મેળવવામાં આવે છે. તે 20મી સદીની શરૂઆતમાં નેધરલેન્ડ્સમાં બનાવવામાં આવ્યું હતું અને હવે મુખ્યત્વે ફ્રાન્સ અને બેલ્જિયમના ઉત્તરમાં તેની ખેતી કરવામાં આવે છે. ખાસ કરીને 1840માં યુરોપિયન દુકાળ દરમિયાન, ઓમીસીટ ફાયટોપ્થોરા ચેપ બટાટાના રોગ માટે જવાબદાર છે. ઝૂસ્પોર્સ (ગતિશીલ બીજકણ, ઓમીસીટ્સની લાક્ષણિકતાઓ) માયસેલિયમમાંથી પૂરી પાડવામાં આવેલ ઝૂસ્પોરેંજિયા દ્વારા મુક્ત થાય છે અને કંદ અને પાંદડાઓને ચેપ લગાડતા પહેલા વરસાદ અથવા પવન દ્વારા લાવવામાં આવે છે. ઓમીસેટ ચેપી વસ્તીના ગુણાકાર માટે જરૂરી તેની સેલ્યુલર સિસ્ટમના ચેપને કારણે છોડ પર કાળા રંગો દેખાય છે. પરોપજીવીમાં કેટલાક માઇક્રોસેટેલાઇટ લોકીમાં ઝેરી-તીક્ષ્ણ એલેલિક સંયોજનો હોય છે, તેવી જ રીતે યજમાનમાં ઘણા બહુ-સામાજિક પ્રતિકાર જનીનો (અથવા આર જનીન) હોય છે. તે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને જનીન-માટે-જનીન સંબંધ કહેવામાં આવે છે અને તે સામાન્ય રીતે છોડના રોગોમાં વ્યાપક છે. બે પ્રજાતિઓમાં આનુવંશિક પેટર્નની અભિવ્યક્તિ એ શ્રેષ્ઠ અસ્તિત્વ દર મેળવવા માટે પ્રતિકાર અને વાઈરુલેન્સ લાક્ષણિકતાઓનું સંયોજન છે. ચામાચીડિયા અને શલભ ચામાચીડિયા તેમના શિકારને શોધવા અને પકડવા માટે ઇકોલોકેશનનો ઉપયોગ કરવા માટે વિકસિત થયા છે. પતંગો શિકાર કરતા ચામાચીડિયાના ઇકોલોકેશન કોલને શોધવા માટે વિકસ્યા છે, અને ઉડાઉ ઉડાન કવાયતને ઉત્તેજિત કરે છે, અથવા ચામાચીડિયાના ઇકોલોકેશનને મૂંઝવણમાં મૂકવા માટે તેમની પોતાની અલ્ટ્રાસોનિક ક્લિક સાથે જવાબ આપે છે. નોક્ટ્યુઇડ શલભના આર્ક્ટાઇડે ઉપકુટુંબ ત્રણ પ્રવર્તમાન પૂર્વધારણાઓમાં ચામાચીડિયાના ઇકોલોકેશનને અનન્ય રીતે પ્રતિસાદ આપે છેઃ સ્ટાર્ટલ, સોનાર જામિંગ અને એકોસ્ટિક એપોસેમેટિક સંરક્ષણ. આ તમામ તફાવતો ચોક્કસ પર્યાવરણીય સેટિંગ્સ અને ઇકોલોકેશન કૉલના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે; જો કે, આ પૂર્વધારણાઓ પરસ્પર વિશિષ્ટ નથી અને સંરક્ષણ માટે એક જ શલભ દ્વારા તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સહાનુભૂતિ અભ્યાસો દ્વારા વિવિધ સંરક્ષણ પદ્ધતિઓ બેટ ઇકોલોકેશન માટે સીધી પ્રતિક્રિયા આપતી હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ચામાચીડિયા અને તેમના શિકાર વચ્ચે અવકાશી અથવા અસ્થાયી અલગતા ધરાવતા સ્થળોએ, શલભ પ્રજાતિ સાંભળવાની પદ્ધતિ પીછેહઠ કરે છે. ફુલાર્ડ એટ અલ. (2004) ચામાચીડિયા મુક્ત નિવાસસ્થાનમાં સાહસિક અને સ્થાનિક નોક્ટીઇડ શલભ પ્રજાતિઓની તુલના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાથે કરી અને જાણવા મળ્યું કે તમામ સાહસિક પ્રજાતિઓએ તેમના ઉડાનના સમયને ધીમો કરીને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પર પ્રતિક્રિયા આપી, જ્યારે સ્થાનિક પ્રજાતિઓમાંથી માત્ર એક જ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિગ્નલ પર પ્રતિક્રિયા આપી, જે સ્થાનિક વસ્તીમાં સમય જતાં સાંભળવાની ખોટ સૂચવે છે. જો કે, નુકસાન અથવા પ્રતિગમનની માત્રા ઉત્ક્રાંતિના સમયની માત્રા અને શલભ પ્રજાતિઓએ સાંભળવા માટે ગૌણ ઉપયોગો વિકસાવ્યા છે કે નહીં તેના પર આધાર રાખે છે. કેટલાક ચામાચીડિયા શલભની સાંભળવાની શ્રેણીની ઉપર અથવા નીચે આવર્તન પર ક્લિકનો ઉપયોગ કરવા માટે જાણીતા છે. આને એલોટોનિક આવર્તન પૂર્વધારણા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તે દલીલ કરે છે કે શલભમાં શ્રાવ્ય પ્રણાલીઓએ તેમના ચામાચીડિયાના શિકારીઓને શલભની સુનાવણીને અવગણવા માટે ઉચ્ચ અથવા નીચી આવર્તન ઇકોલોકેશનનો ઉપયોગ કરવા માટે પ્રેરિત કર્યા છે. બાર્બાસ્ટેલ ચામાચીડિયા ઇકોલોકેશનના શાંત મોડનો ઉપયોગ કરવા માટે વિકસિત થયા છે, જે ઓછા વોલ્યુમ પર કૉલ કરે છે અને જેમ જેમ તેઓ શિકારના શલભને બંધ કરે છે તેમ તેમ તેમના ક્લિકનું કદ ઘટાડે છે. ક્લિકનું ઓછું પ્રમાણ અસરકારક સફળ શિકારની શ્રેણીને ઘટાડે છે, પરંતુ પરિણામે અન્ય, મોટેથી ચામાચીડિયાની પ્રજાતિઓની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સંખ્યામાં શલભ પકડાય છે. પતંગોએ ઉચ્ચ અને નીચા ઇકોલોકેશન ક્લિક દર વચ્ચે ભેદભાવ કરવાની ક્ષમતા વિકસાવી છે, જે સૂચવે છે કે બેટએ હમણાં જ તેમની હાજરી શોધી છે કે સક્રિય રીતે તેમનો પીછો કરી રહ્યું છે. આ તેમને તે નક્કી કરવાની મંજૂરી આપે છે કે રક્ષણાત્મક અલ્ટ્રાસોનિક ક્લિક સમય અને ઊર્જા ખર્ચને યોગ્ય છે કે નહીં. ખરબચડી ત્વચાવાળા ન્યૂટ અને સામાન્ય ગાર્ટર સાપ ખરબચડી ત્વચાવાળા ન્યૂટમાં ત્વચાની ગ્રંથીઓ હોય છે જેમાં શિકારી વિરોધી અનુકૂલન તરીકે શક્તિશાળી ચેતા ઝેર, ટેટ્રોડોટોક્સિન હોય છે. ન્યૂટની મોટાભાગની શ્રેણીમાં, સામાન્ય ગાર્ટર સાપ ઝેર સામે પ્રતિરોધક છે. જ્યારે સૈદ્ધાંતિક રીતે ઝેર નળી આકારના પ્રોટીન સાથે જોડાય છે જે સાપની ચેતા કોષોમાં સોડિયમ ચેનલ તરીકે કામ કરે છે, ત્યારે કેટલાક સાપની વસ્તીમાં પરિવર્તન પ્રોટીનને એવી રીતે ગોઠવે છે કે જેથી ઝેરના બંધનને અવરોધે અથવા અટકાવી શકાય, જે પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે. બદલામાં, પ્રતિકાર એક પસંદગીયુક્ત દબાણ બનાવે છે જે વધુ ઝેર ઉત્પન્ન કરતા ન્યૂટ્સની તરફેણ કરે છે. તે બદલામાં પરિવર્તન સાથે સાપની તરફેણમાં પસંદગીયુક્ત દબાણ લાદે છે જે વધુ પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે. આ ઉત્ક્રાંતિવાદી હથિયારોની હરિફાઈના પરિણામે નવા પ્રાણીઓ અન્ય કોઈપણ શિકારીને મારવા માટે જરૂરી ઝેર કરતાં ઘણું વધારે ઝેરનું સ્તર ઉત્પન્ન કરે છે. વસ્તીમાં જ્યાં ગાર્ટર સાપ અને ન્યૂટ્સ એક સાથે રહે છે, ત્યાં બંને પ્રજાતિઓમાં અનુક્રમે ટેટ્રોડોટોક્સિનનું ઉચ્ચ સ્તર અને તેનો પ્રતિકાર જોવા મળે છે. જ્યાં પ્રજાતિઓ અલગ પડે છે, ત્યાં ઝેરનું સ્તર અને પ્રતિકાર ઓછો હોય છે. જ્યારે અલગ ગાર્ટર સાપમાં પ્રતિકાર ઓછો હોય છે, ત્યારે તેઓ હજુ પણ ઝેરના નીચા સ્તરનો પ્રતિકાર કરવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે, જે ટેટ્રોડોટોક્સિન પ્રતિકાર માટે પૂર્વજોની પૂર્વધારણા સૂચવે છે. અલગ વસ્તીમાં પ્રતિકારનું નીચું સ્તર ઝેરના ઉત્પાદન અને પ્રતિકાર બંનેની તંદુરસ્તીની કિંમત સૂચવે છે. ઉચ્ચ સ્તરના ટેટ્રોડોટોક્સિન પ્રતિકાર ધરાવતા સાપ સાપની અલગ વસ્તી કરતાં વધુ ધીમે ધીમે ક્રોલ કરે છે, જે તેમને શિકાર માટે વધુ સંવેદનશીલ બનાવે છે. આ જ પેટર્ન ન્યૂટ્સની અલગ વસ્તીમાં જોવા મળે છે, જેમની ત્વચામાં ઓછું ઝેર હોય છે. ત્યાં ભૌગોલિક હોટસ્પોટ છે જ્યાં ટેટ્રોડોટોક્સિનનું સ્તર અને પ્રતિકાર અત્યંત ઊંચો છે, જે ન્યૂટ્સ અને સાપ વચ્ચે ગાઢ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દર્શાવે છે. શિકારી ઘુવડ અને સખત છાજલીવાળા દ્વિશિર શિકાર ઘુવડના શિકારીઓ તેમના શિકારના છાજલીને ખોલવા માટે તેમના પોતાના છાજલીનો ઉપયોગ કરતા હતા, ઘણીવાર આ પ્રક્રિયામાં શિકારી અને શિકારના બંને છાજલીઓને તોડે છે. આનાથી મોટા કવચવાળા શિકારની તંદુરસ્તી ઊંચી થઈ અને પછી પેઢીઓ સુધી વધુ પસંદ કરવામાં આવી, જો કે, શિકારીની વસ્તી તે લોકો માટે પસંદ કરવામાં આવી જેઓ મોટા કવચવાળા શિકારને ખોલવામાં વધુ કાર્યક્ષમ હતા. આ ઉદાહરણ અસમપ્રમાણ હથિયારોની સ્પર્ધાનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે કારણ કે જ્યારે શિકાર શારીરિક લક્ષણ વિકસાવી રહ્યો છે, ત્યારે શિકારીઓ ઘણી અલગ રીતે અનુકૂલન કરી રહ્યા છે. પૂરભૂમિમાં મૃત્યુ ઉમેરનારા અને દેડકાઓની અલગ પ્રજાતિઓ પૂરભૂમિમાં મૃત્યુ ઉમેરનારા ત્રણ પ્રકારના દેડકા ખાય છેઃ એક બિન-ઝેરી, એક જ્યારે શિકારી દ્વારા લેવામાં આવે ત્યારે લાળ ઉત્પન્ન કરે છે, અને અત્યંત ઝેરી દેડકા, જો કે, સાપને એ પણ જાણવા મળ્યું છે કે જો તેઓ તેમના ઝેરી શિકારને ખાવા માટે રાહ જુએ તો શક્તિ ઘટે છે. આ ચોક્કસ કિસ્સામાં, અસમપ્રમાણતાએ સાપને તેમના મૃત્યુ પછી ઝેરી દેડકાઓના રાસાયણિક સંરક્ષણને દૂર કરવામાં સક્ષમ બનાવ્યા. અભ્યાસના પરિણામો દર્શાવે છે કે સાપ દેડકાઓને પકડવા અને છોડવાના સમય દ્વારા તેમના તફાવતોને ટેવાયેલો બની ગયો હતો, હંમેશા બિન-ઝેરી દેડકાઓને પકડી રાખે છે, જ્યારે હંમેશા અત્યંત ઝેરી દેડકાઓને મુક્ત કરે છે, દેડકાઓ સાથે જે વચ્ચે ક્યાંક લાળ છોડે છે. લાળ છોડનારા દેડકાઓની મુક્તિ વચ્ચેના ટૂંકા ગાળા કરતાં સાપ અત્યંત ઝેરી દેડકાઓની મુક્તિ વચ્ચે ઉદારતાથી વધુ સમય પસાર કરશે. તેથી, સાપને વિવિધ દેડકાઓની રક્ષણાત્મક પદ્ધતિઓનો સામનો કરવામાં સક્ષમ હોવાનો ઘણો વધારે ફાયદો છે, જ્યારે દેડકાઓ આખરે તેમની ઝેરી શક્તિનો વધારો કરી શકે છે એ જાણીને કે સાપ પણ તે પરિવર્તન સાથે અનુકૂલન કરશે, જેમ કે પ્રારંભિક હુમલા માટે પોતાને ઝેર ધરાવતા સાપ. સહ-ઉત્ક્રાંતિ હજુ પણ અત્યંત અસમપ્રમાણતાવાળી છે કારણ કે શિકારીઓને તેમના શિકાર પર ફાયદો છે. રજૂ કરાયેલી પ્રજાતિઓ જ્યારે કોઈ પ્રજાતિ અગાઉ શસ્ત્ર સ્પર્ધાને આધિન ન હોય, ત્યારે તે ગંભીર ગેરલાભમાં હોઈ શકે છે અને તે ક્યારેય નવા શિકારી, હરીફ વગેરે સાથે અનુકૂલન કરવાની આશા રાખી શકે તે પહેલાં લુપ્ત થઈ શકે છે. આ આશ્ચર્યજનક ન લાગવું જોઈએ, કારણ કે એક પ્રજાતિ લાખો વર્ષોથી ઉત્ક્રાંતિના સંઘર્ષમાં હોઈ શકે છે જ્યારે બીજી પ્રજાતિએ ક્યારેય આવા દબાણનો સામનો કર્યો નથી. ઓસ્ટ્રેલિયા અથવા હવાઇયન ટાપુઓ જેવી અલગ અલગ ઇકોસિસ્ટમ્સમાં આ એક સામાન્ય સમસ્યા છે. ઓસ્ટ્રેલિયામાં, શેરડીના ટોડ્સ અને સસલા જેવી ઘણી આક્રમક પ્રજાતિઓ, સ્પર્ધાના અભાવ અને સંભવિત શિકારીઓ દ્વારા શેરડીના ટોડ બુફોટેનિનમાં અનુકૂલનના અભાવને કારણે ઝડપથી ફેલાઈ છે. ડોડોની જેમ જ કેટલીક સ્વદેશી પ્રજાતિઓ લુપ્તપ્રાય અથવા તો લુપ્ત થવાનું મુખ્ય કારણ રજૂ કરાયેલી પ્રજાતિઓ છે. એન્ટી-પ્રિડેટર અનુકૂલન પરોપજીવી-યજમાન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પેરેન્ટ-ઓફસ્પ્રિંગ સંઘર્ષ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રતિકાર સંદર્ભો જનરલ ડોકિન્સ, રિચાર્ડ એન્ડ ક્રેબ્સ, જ્હોન આર. (1979) પણ જુઓ. હથિયારો પ્રજાતિઓ વચ્ચે અને અંદર સ્પર્ધા કરે છે. લંડનની રોયલ સોસાયટીની કાર્યવાહી, B 205:489-511. બાહ્ય કડીઓ કુદરતની શાશ્વત શસ્ત્ર સ્પર્ધા (પી. બી. એસ. દસ્તાવેજી) શસ્ત્ર સ્પર્ધા શસ્ત્ર સ્પર્ધા