도시 진화

도시 진화는 도시 개발과 도시 지역의 인위적 활동에 대응하여 인구의 유전적인 변화를 말한다.도시 진화는 돌연변이, 유전적 표류, 유전자 흐름 또는 자연 ^[1]선택에 의한 진화에 의해 야기될 수 있다.생물학자들은 비교적 짧은 시간 ^[2][3]내에 시골 종에 비해 많은 종의 진화적 변화를 관찰해 왔다.

이 과정에는 도시화에 따른 강한 선택 압력이 큰 역할을 한다.변화된 환경조건은 도시에 사는 동식물의 ^[4][3]선택과 적응의 변화로 이어진다.또한, 농촌과 도시 ^[5]생태계 간의 종 구성에 큰 변화가 있다.

전 세계 도시의 공유된 측면은 또한 과학자들이 이러한 빠르게 변화하는 풍경에서 특정한 진화적 반응을 독립적으로 연구할 수 있는 충분한 기회를 제공한다.특정 유기체가 도시 환경에 어떻게 적응할 수 있는지, 다른 유기체는 적응할 수 없는지는 급속한 ^[4][3]진화에 대한 생생한 관점을 제공한다.

도시화.

도시 성장과 함께, 도시와 농촌의 구배는 지난 수천 년 동안 낮은 밀도에서 매우 높은 밀도로 이동하면서 인간의 분포에 큰 변화를 보여 왔다.이것은 ^[6]사회뿐만 아니라 환경에도 큰 변화를 가져왔다.

도시화는 많은 인구를 유지하는 완전히 변화된 생활 공간으로 자연 서식지의 변화를 가져온다.사회기반시설, 산업 및 주택의 확대에 따라 인구집단이 증가하고 있다.식물과 토양은 대부분 이전 공간을 바꾸는 밀도가 높은 회색 물질로 대체되거나 덮여 있다.도시화된 지역은 계속 확대되고 있다: 2018년 유엔은 전 ^[7]세계 인구의 68%가 2050년까지 점점 더 넓은 도시 지역에 거주할 것으로 추산했다.

세 가지 요인이 도시 지역의 주요 진화적 영향자로 부각되었다: 도시 미세 기후, 오염 및 도시 서식지 단편화.^[8]이것들은 자연과 성적 선택, 돌연변이, 유전자 흐름 그리고 유전적 표류와 같은 진화를 촉진하는 과정에 영향을 미친다.

도시 미기후

미세기후란 주변지역과 기후가 다른 지역을 말하며, 경관 및 기타 비생물학적 요인의 변경은 도시지역의 기후 변화에 기여한다.열을 유지하고 반사하는 불침투성 어두운 표면과 인간이 발생시키는 에너지는 도시 중심부의 열섬으로 이어지며, 여기에서 온도가 크게 상승한다.그리고 큰 도시의 미기후는 기온뿐만 아니라 강우, 강설, 기압과 바람, 오염된 공기의 농도,^[9][10][11] 그리고 도시에 공기가 얼마나 오래 머무르는지도 영향을 미칩니다.

이러한 기후학적 변화는 선택 압력을 ^[12]증가시킨다.어떤 종들은 도시의 미세 ^[4][3]기후에 적응하고 있는 것으로 나타났다.

도시 오염

많은 종들이 행성의 환경에서의 독소의 존재에 반응하여 적응함으로써 거시적 진화 시차를 두고 진화해 왔다.도시화를 포함한 인간 활동은 환경 오염, 기후 변화, 해양 산성화 및 기타 스트레스 요인으로 인해 선택 압력을 크게 증가시켰다.도시 환경에 사는 생물들은 자연적으로 ^[13][14]발생하는 것보다 더 높은 농도의 오염물질을 다루어야 한다.

선택적 압력으로 이어지는 오염에는 두 가지 주요 형태가 있습니다: 에너지 또는 화학 물질입니다.에너지 오염은 인공 조명, 소리, 열 변화, 방사능 오염 및 전자파의 형태로 나타날 수 있다.화학 오염은 대기, 토양, 물, 음식의 오염으로 이어진다.이 모든 오염 요소들은 종의 행동과/또는 생리를 바꿀 수 있다.결국 진화적인 ^[15]변화를 가져올 수 있습니다.

도시 서식지의 단편화

이전의 자연 서식지가 여전히 유기체를 지탱할 수 있는 작은 주머니로 조각난 것은 종의 선택과 적응으로 이어진다.이러한 새로운 도시 서식지는 공원, 정원, 발코니의 식물, 포장도로의 파손, 건물 꼭대기에 이르기까지 모든 형태와 크기를 갖추고 있다.서식지의 다양성은 지역 유기체가 그들의 ^[16]틈새에 적응하도록 이끈다.그리고 일반적인 믿음과는 달리, 도시 지역에는 이전에 믿었던 것보다 더 높은 생물 다양성이 존재한다.이것은 수많은 미세습관 때문이다.야생 초목의 잔해물이나 종종 외래 식물과 동물로 인공적으로 만들어진 서식지는 모두 다른 종류의 종들을 지원하며,^[17] 이것은 도시 안에 다양성의 소대를 이끈다.

서식지의 단편화와 함께 유전적 단편화도 발생하는데, 작은 고립된 개체군 내에서, 유전적 표류와 근친 교배는 유전자 풀의 낮은 유전적 변이를 초래한다.낮은 유전자 변이는 일반적으로 생존 가능성에 나쁜 것으로 여겨진다.이것이 아마도 몇몇 종들이 도시 지역의 분열된 환경에서 그들 자신을 지탱할 수 없는 이유일 것이다.그러나 유전자 풀의 유전자 변이가 적고 집단 간의 유전자 흐름이 적은 집단에서는 이것이 기회를 제공할 수 있다.틈새를 차지하는 특정 소규모 모집단의 경우 적응 방사선이 더 ^[18]빨리 발생할 수 있다.

도시 진화 사례

다른 도시 환경은 자연 ^[19]환경과는 다른 선택 압력을 가한다.도시 인구에서 적응이 일어나고 있다는 데 널리 동의하고 있지만 2021년 현재 검증된^[update] 예는 거의 없다. 대부분은 선택 사례이며 적응 편익과 관련된 합리적인 추측이지만 실제 적응형 ^[19]표현형의 증거는 없다.현시점에서는, 다음의 6개의 예만이 실증되고 있습니다.

• 대서양 킬리피시(Fundulus heteroclitus)는 여러 가지 연결되지 않은 ^[19]사건에서 전신 화학 내성과 아릴 탄화수소 수용체 모두를 진화시켰다.
• 후추 나방은 산업용 흑색증의 한 예이다.이 나방들은 산업혁명 기간 동안 인위적인 대기 오염으로 인해 밝은 색에서 어두운 색으로 바뀌었다.흑색 흑색증 표현형 빈도는 대기 오염이 심한 시기에는 증가했고 도시에서 ^[4][20][19]깨끗한 공기가 다시 정상으로 돌아온 후에는 감소하였다.
• 도토리개미(Temnothorax curvispinosus)는 열섬이나 낮은 시골 ^[19]기온에 적응한다.
• 물벼룩(Daphnia magna)은 도시 환경에 적응하여 열을 ^[4][19]더 잘 견딜 수 있는 능력을 보여준다.
• 넝쿨풀은 매우 다른 개화 ^[19]페놀로지를 가지고 있다.
• 성스러운 매수염은 더 큰 크기, 더 늦게 개화, 지연된 노화, 더 높은 광합성 능력, 더 높은 물 사용 효율, 그리고 더 높은 잎 ^[19]질소를 발달시킵니다.

충분히 증명되지 않은 적응 가능성이 있는 몇 가지 흥미로운 사례는 다음과 같다.

• 미국 캘리포니아 주 로스앤젤레스의 밥캣(링스 루퍼스)은 망아지의 유행병으로 면역 유전학적 궤적으로 선택되었지만, Seriys 등은 내성 표현형의 ^[19]증거를 제공하지 않는다.
• 호주 브리즈번의 수룡 도마뱀(Intellagama lesueurii)은 차이를 ^[19]보인다.Littleford-Colquhoun et al. 2017은 형태론과 유전학의 차이를 발견하지만, 이것이 ^[19]적응적이라는 것을 증명하지 못했다는 것을 독자들에게 상기시킨다.

도시 적응의 예는 다음과 같다.

• 도시 열섬과 풍부한 식량으로 인해 도시 블랙버드는 도시 지역에서 비이주자가 되었다.이 새들은 또한 다른 시기에 더 높게 노래하며, 그들은 시골에 사는 새들보다 일찍 번식하여 성별 선택과 분리된 유전자 풀로 이어집니다.도시 ^[21][22]조류와 시골 조류 사이에 자연스러운 행동 차이도 생겨났다.
• 도시 아놀 도마뱀(아놀리스)은 숲 서식지의 아놀리스 도마뱀에 비해 더 긴 팔다리와 더 얇은 판으로 진화했다.이것은 도마뱀들이 도시에서 사용되는 인공 건축 자재를 더 ^[4][23]잘 항해할 수 있기 때문이다.
• 도시 호크스비어드 식물(Crepis)은 시골의 매비어드 식물에 비해 더 무거운 비분산 종자의 비율을 높였습니다. 왜냐하면 서식지의 파편화가 씨앗을 ^[24]정착시키기 위해 분산시킬 가능성이 낮기 때문입니다.
• 화이트 클로버(Trifolium repens)는 가뭄 스트레스, 식생 및 겨울 기온의 도시-농촌 변화에 대응하여 유전적인 항헤르비버 방어 특성(히드로겐 시안화물)의 유전자 변화로 인해 지구 규모의 도시 환경에 반복적으로 적응하고 있다.^[25][26]

• 런던지하모기(Culex pipiens f. guilus)는 런던지하철도 집단을 포함한 고위도 집단에서 생식격리를 거쳤으며, c의 피피엔스 집단과 대조적으로 해충과 지표에 살고 있는 Culex pipiens 간의 교배 시도가 가능하지 않다.잡종이 ^[27]자연적으로 발견되는 저위도 지역에서 발생한다.

한 가지 경우 선택은 일반적으로 수행될 것으로 예상되지만 아직 발견되지 않은 경우:

• 미국 뉴욕의 코요테(캐니스라트랜스)는 DeCandia 등의 2019년 ^[19]연구에서 면역 선택을 보이지 않는다.

유전적 특성

이미 존재하는 몇몇 유전적 특성들은 어떤 종이 도시 환경에서 번성할 수 있는 결과에 영향을 미칠 수 있다.보통 종의 개체수에 영향을 미치지 않는 유전자 변이의 차이는 환경 변화에 적응하는 능력의 차이를 야기할 수 있다.도시 서식지의 특정 측면에 대한 일부 종들의 성향은 또한 이러한 종들이 얼마나 도시 생활에 적응할 수 있는지에 대한 역할을 한다.본래의 틈새의 신체적 유사성, 영양적 요건 또는 행동과 같은 모든 측면들은 일부 종들을 그들의 새로운 인공적 환경에 미리 적응된 것처럼 보이게 한다.

도시 환경은 또한 진화적 함정으로 이어질 수 있는데, 이는 환경의 갑작스런 인위적 변화가 유기체가 일반적으로 적응할 수 있는 결정을 내리게 할 때 발생하지만, 더 나은 대안이 있지만, 이제는 부적응적인 결과를 초래한다.이것은 선택으로 이어진다(동물을 죽일 때는 자연스럽고 교미를 방해할 때는 성적인)

동작의 변경

도시 환경에 사는 것은 종들이 인간과 가까운 고도로 변형된 서식지에서 사는 것에 시간이 지남에 따라 적응함에 따라 종들의 행동을 바꿀 수 있다.뇌의 크기와 같은 몇몇 특성들은 ^[28]적응하는 능력에서 더 큰 다양성을 허용함으로써 도시 지역에 적응하는 종들의 기술에 영향을 미치는 것으로 나타났다.도시 지역에 사는 것에 적응한 종들 사이에서도, 경쟁자들과 같은 다른 현재의 종들과의 상호작용은 상호작용하는 ^[29]종들의 더 지배적인 종들에 대한 도시 환경에 대한 종의 적응을 제한할 수 있다.이것은 도시 환경에서 번식하는 종의 능력을 더욱 제한하지만, 도시 환경에 정착하는 종의 행동 변화는 종 내와 종 간 모두에서 나타났다.

조류 적응

조류들이 도시 환경에 적응함에 따라 인간을 위협으로 여기는 인식이 바뀌어 인간에 대한 두려움이 줄어들게 된다.도시 지역에 사는 새들은 같은 종의 시골 새들보다 잠재적인 위협이 새들이 물러가기 전에 접근할 수 있는 거리인 비행 개시 거리가 짧습니다.또한, 도시 환경에 사는 세대 수가 많은 종들은 최근 도시 ^[30]지역에 들어온 종들보다 인간 주변에서 덜 조심스럽다.도시 새들은 사람들 주변에 덜 조심스러우므로, 또한 시골 ^[31]새들보다 인간으로부터 그들의 영역과 둥지를 지키는데 더 높은 공격성을 보인다.인간 주변의 도시 동물에 대한 주의는 또한 도시마다 다르며, 각 도시 중심 내의 종에 대해 취한 긍정적이고 부정적인 인간의 행동에 영향을 받는다. 그 종들은 그 행동을 인간이 가하는 위협 ^[32]수준과 연관시키고 그에 따라 반응하기 때문이다.

버드송은 도시의 영향으로 크게 변화했는데, 주로 더 긴 파장의 음파에 의해 발생하는 교통에 의한 저주파 소음의 양이 많기 때문이다.개인의 새소리의 주파수는 ^[33]변하지 않지만, 도시의 새들은 세대를 거듭하면서 주변 저주파 소리보다 더 높은 최소 주파수를 발달시켰다.도시 새들은 또한 시골 ^[34]새들보다 더 높은 진폭이나 음량으로 노래하는데, 이것은 더 멀리 ^[35]투영함으로써 주파수보다 새들의 이동 거리에 더 큰 영향을 끼친다.들리기 위해 주변 소음이 증가함에 따라 개인의 음량이 증가하는 롬바르드 효과의 결과로 도시 내 새소리에 대한 진폭의 영향은 높은 ^[36]전송 거리를 유지하면서 새소리의 진폭이 감소하는 COVID-19 폐쇄 동안 두드러졌다.새소리에 대한 도시화의 영향에는 발생 빈도와 ^[37]방언 분포의 변화도 포함된다.

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