W organizmach panmiktycznych (rozmnażających się płciowo) gatunek to zestaw organizmów podobnych w całym zakresie cech, zdolnych do swobodnego krzyżowania się z tworzeniem płodnego potomstwa. Pojęcie izolacji jest używane w kontekście mikroewolucji lub, jak to się nazywa, specjacji. Izolacja reprodukcyjna rozpoczyna i kończy proces powstawania nowego gatunku. Ale nie wszystkie formy tego zjawiska doprowadzą do pojawienia się nowego gatunku, tak jak nie każda izolacja prowadzi do ostatecznej separacji reprodukcyjnej populacji.
Mechanizmy izolacji w ewolucji
Wewnątrz jednego gatunku osobniki istnieją w grupach - populacjach. To populacje jako jednostka mikroewolucji służą jako materiał do tworzenia nowych gatunków, różniących się od pierwotnych. W obrębie gatunku następuje wymiana materiału genetycznego między populacjami w procesie reprodukcji. Jak się nazywazdolność reprodukcyjna organizmów. Kiedy z jakiegoś powodu ta wymiana między populacjami w ramach tego samego gatunku jest ograniczona lub całkowicie niemożliwa, mówią, że rozpoczęła się izolacja reprodukcyjna. Definicja tego mechanizmu ewolucyjnego jest taka, że osobniki z różnych populacji nie mogą wydać potomstwa. Historia pojawienia się nowego gatunku to łańcuch różnych typów izolacji reprodukcyjnej, zastępujących się lub nakładających się na siebie, co sprawia, że podział populacji jest nieodwracalny.
Izolacja reprodukcyjna: klasyfikacja
Istnieje kilka pojęć w klasyfikacji odmian izolacji populacji. Różne kryteria traktowane jako główna cecha wprowadzają pewne zamieszanie w ten problem. Przyjmijmy za podstawę, że izolacja reprodukcyjna jako trwałe ograniczenie panmiksii (swobodne krzyżowanie) jest ostatnim etapem, który kończy specjację. Zwolennikami tego poglądu na izolację gatunkową byli dobrze znani biolodzy ewolucyjni FG Dobzhansky (1900-1975) i E. Mayr (1904-2005). Mechanizmy izolacji reprodukcyjnej w tym podejściu zostaną podzielone na trzy grupy:
- podział przestrzenny (geograficzny);
- izolacja środowiskowa (mechanizmy środowiskowe);
- właściwy mechanizm reprodukcyjny, w tym pre-kopulacja (przed uformowaniem się zygoty) i post-kopulacja (zachodzi krycie, ale jajo albo nie jest zapłodnione, albo obumiera, albo hybrydy są sterylne).
Każdy mechanizm osiąga limitpanmixia: pełna lub częściowa. Rozważmy pokrótce formy izolacji reprodukcyjnej w każdej grupie. Ilustrujące je przykłady pomogą Ci zrozumieć istotę danej formy.
Przestrzenne mechanizmy izolacji populacji
Mechanizm izolacji związany jest z różnymi zmianami w krajobrazie (pojawienie się bariery w postaci pasm górskich lub rzek) lub z rozprzestrzenianiem się gatunku na rozległe terytoria. Gdy przepływ genów pomiędzy rozdzielonymi populacjami zostaje zakłócony, następuje izolacja reprodukcyjna. Najsłynniejszym przykładem takiego zjawiska wraz z powstawaniem nowych gatunków można uznać wyspiarski gatunek powój z Wysp Galapagos, który stał się jednym z przykładów dla pracy Karola Darwina „Pochodzenie gatunków za pomocą doboru naturalnego”. Albo przykład niebieskiej sroki, której jedna populacja mieszka w Chinach, a druga w Hiszpanii.
Ekologiczne mechanizmy izolacji
Przyczyny tego typu izolacji reprodukcyjnej są związane z różnicą warunków reprodukcji populacji tego samego gatunku żyjących symetrycznie, czyli na tym samym terytorium. Na przykład okresy lęgowe lub kwitnienia nie pokrywają się. Na wybrzeżu Kalifornii występują symetrycznie dwa rodzaje sosen: jeden gatunek pyli w lutym, a drugi w kwietniu. Sezonowa izolacja ekologiczna stała się dla nich reprodukcyjna. Przykładem izolacji reprodukcyjnej, ale wynikającej z różnych baz pokarmowych, są trzy gatunki fok antarktycznych wywodzące się od tego samego filogenetycznego przodka. Foka Weddella zjada tylko ryby, lampart zjada pingwiny i foki, a foka Ross zjadagłowonogi.
Przedkopulacyjne formy izolacji reprodukcyjnej
Izolacja mechaniczna - nieefektywność kojarzenia spowodowana odmienną budową narządów rozrodczych lub kopulacyjnych. Na przykład różne rodzaje szałwii mają różne kształty kwiatów i są zapylane przez inne pszczoły. Ta sama korelacja istnieje między storczykami i kolibrami. Drosophila leci międzygatunkowe krycie prowadzi do kontuzji lub nawet śmierci partnera.
Izolacja etologiczna - nie kojarzy się ze względu na różnice w zachowaniach seksualnych (w zalotach, śpiewie, tańcu, świeceniu lub różnicach w feromonach). Na przykład blisko spokrewnione gatunki świetlików, zapraszając samicę do krycia, inaczej mrugają (z różną częstotliwością i czasem trwania). W tym kontekście można również wspomnieć o gatunkowych pieśniach wróbli i żab. A wszyscy wiedzą o rytuałach godowych ptaków.
Izolacja gametyczna - brak interakcji gamet lub śmierć gamet. Istnienie tego rodzaju izolacji zostało udowodnione eksperymentalnie. Na przykład dwa gatunki jeżowców z nawożeniem zewnętrznym skrzyżowali amerykańscy genetycy Denis i Brachet. Jajo zostało zapłodnione, ale zarodek obumarł we wczesnych stadiach gastrulacji.
Pokopulacyjne formy izolacji reprodukcyjnej
Odnosi się to do braku żywotności zapłodnionego jaja i śmierci zarodka we wczesnych stadiach ontogenezy. Albo śmierć urodzonego niemowlaka (lub osobnika) przed osiągnięciem dojrzałości płciowej. Bardzo zbliżona koncepcja do gametykiizolacja.
Sterność hybryd
U większości zwierząt, międzygatunkowe hybrydy, które przeżyły, są bezpłodne, to znaczy nie są w stanie wydać potomstwa. Wyjątkiem mogą być hybrydy półsterylne. Mechanizm tego zjawiska jest dość złożony, oparty na przyczynach genowych, chromosomalnych lub cytologicznych. Podamy tylko przykłady mieszańców międzygatunkowych, które są znane wszystkim.
Hybrydowy osioł i klacz - muł. Jest większy od osła i mniejszy od konia, a poza tym zwierzęta są łatwiejsze do utrzymania. Hybrydy blisko spokrewnionych podgatunków psa i wilka (wilczaka, półwilka) mają bardziej rozwinięty instynkt i wytrzymałość niż zwykłe psy. Wiele ryb akwariowych to formy hybrydowe (kolorowe aulonocary). Są piękne, większe niż formy rodzicielskie, ale kupując należy podać pochodzenie ryb, inaczej nie będziesz czekać na potomstwo. Wszyscy wiedzą, że nasiona roślin uprawnych (pomidory, ogórki) oznaczone symbolem F-1 to formy hybrydowe. Owoce tych roślin nie są pozostawione do wysiewu.
