Nikt nie zaprzeczy, że otaczająca nas rzeczywistość jest harmonijna i doskonała. Nieważne w co lub w kogo człowiek wierzy, ale wokół siebie widzi nie tylko piękno i różnorodność, ale także harmonijny porządek, w którym nie ma miejsca na chaos. Szczególnie wyraźnie wyraźna celowość przejawia się w świecie żywych istot. Wszystko słabe, brzydkie, niezdolne do reprodukcji zdrowego potomstwa zostaje zmiecione przez działanie czynników ewolucyjnych, przede wszystkim doboru naturalnego. Nie ostatnią rolę w nim odgrywa taki biologiczny proces jak izolacja reprodukcyjna.
To, jak również inne formy mechanizmów obronnych, które strzegą puli genowej społeczności roślinnych, zwierzęcych i ludzkich, rozważymy w tym artykule.
Przekazywanie cech dziedzicznych jest główną właściwością materii żywej
Reprodukcja jest najważniejszym procesem, dzięki któremu możliwe jest samo istnienie fenomenu życiana ziemi. Bez względu na poziom jego organizacji, od pierwotniaków po ssaki, zapłodnienie (w roślinach - zapylanie), prowadzące do pojawienia się żywotnego, płodnego potomstwa, występuje tylko pomiędzy osobnikami należącymi do populacji tego samego gatunku biologicznego. Oczywiście istnieją naturalne mechanizmy izolacyjne, które kontrolują kopulację lub zapylanie.
Oczywiście nie wyklucza się przypadków krzyżowania międzygatunkowego. Występują zarówno w warunkach naturalnych, jak i są przeprowadzane sztucznie - przez człowieka, ale zawsze prowadzą do pojawienia się albo potomstwa o osłabionej żywotności, albo bezpłodnych mieszańców. Wystarczy przypomnieć bezpłodne muły - potomków uzyskanych ze skrzyżowania osła i klaczy. Jak widać, działają tu pewne siły, które można uznać za pewne rodzaje mechanizmów izolujących. Zdefiniujmy je bardziej szczegółowo.
Klasyfikacja procesów prowadzących do stabilności puli genowej populacji
W doktrynie ewolucyjnej, która jest produktem wspólnej pracy naukowej takich przyrodników jak Ch. Darwin, A. N. Siewiercow, G. Spencer, rozważa następujące szeroko rozpowszechnione zjawiska, które przyczyniają się do stabilności istnienia gatunków biologicznych: jest to izolacja geograficzna, reprodukcyjna i ekologiczna. Sekcja biologia - genetyka populacyjna zajmuje się badaniem zmian zachodzących w puli genowej zbiorowisk organizmów żywych. Są wynikiem takich czynników, jak fale życiowe i dryf genetyczny.
Powyższa gałąź biologii ustala rolę czynników ochronnych mających na celu zachowanie konserwatyzmu kariotypów osobników w populacji i zapobieganie krzyżowaniu się populacji. Następnie dowiemy się, jakie mechanizmy izolujące nazywamy ekologicznymi i jakie jest ich znaczenie w utrzymaniu niezmienionego składu genów w populacji.
Rola warunków środowiskowych w zachowaniu puli genowej zbiorowisk organizmów żywych
W wyniku filogenezy - historycznego rozwoju gatunku, jego osobniki tworzą populacje żyjące w granicach określonego terytorium, zwanego zasięgiem. Organizmy roślinne i zwierzęce wchodzą w interakcję z czynnikami środowiskowymi, a także ze społecznościami innych gatunków żyjących na danym terytorium, to znaczy zajmują pewną niszę ekologiczną. Aby zmniejszyć nasilenie konkurencji między populacjami tego samego gatunku, istnieją pewne mechanizmy izolacyjne, które zapewniają np. odmienne wymagania obu grup co do rodzaju pożywienia. W ten sposób chrząszcz grochowy tworzy dwie społeczności owadów: jedna żywi się nasionami grochu, druga fasolą.
W okresie reprodukcyjnym, ze względu na fakt, że rośliny pastewne rosną w różnych strefach, organizmy obu populacji nie krzyżują się.
Moment reprodukcji i ich znaczenie dla zapewnienia stabilności genetycznej populacji
Do czynników, które znacząco utrudniają, a nawet całkowicie uniemożliwiają zapylanie lub kopulację między organizmami o tej samej systematycznejkategorii, możemy uwzględnić mechanizmy izolujące, które kontrolują czas reprodukcji osobników. Na przykład kwitnienie łąki bluegrass, rosnącej w ujściach rzek, jest skorelowane z czasem zakończenia wiosennej powodzi. Rośliny żyjące bezpośrednio na brzegu, a w okresie powodzi przez długi czas pod wodą, kwitną później niż osobniki, które przez krótki czas były pod wpływem powodzi lub w ogóle nie zostały zalane. Z oczywistych względów nie ma panmixii (zapylenia krzyżowego) między roślinami żyjącymi w różnych częściach łąki, ponieważ ich pyłek dojrzewa w różnym czasie. W rezultacie powstaje kilka populacji łąk łąkowych, różniących się rozmnażaniem.
Ewolucyjna rola izolacji
Genetyka populacyjna ustaliła fakt, że niemożność procesu wymiany genów między organizmami różnych ras lub społeczności prowadzi do tego, że w genotypach osobników występują zupełnie różne typy mutacji, a częstotliwość występowania Zmieniają się również allele dominujące i recesywne. Prowadzi to do tego, że pule genów populacji coraz bardziej się od siebie różnią. Rozbieżność ta dotyczyć będzie przede wszystkim form adaptacji do abiotycznych czynników środowiskowych. Od czego to zależy?
Złożone działanie różnych rodzajów izolacji
Opiera się na wzajemnie powiązanych mechanizmach izolacji ekologicznej i reprodukcyjnej. Biologia, aw szczególności jej dział - teoria ewolucji, ujawnia ich wpływ na przejawy takiego globalnego procesu jak dywergencja, czylirozbieżność znaków i właściwości organizmów. Leży u podstaw mikroewolucji, procesu, który prowadzi do powstania pierwszych podgatunków, a następnie nowych gatunków biologicznych w przyrodzie.
Jak zachodzi izolacja geograficzna
Zarówno w botanice, jak iw zoologii naukowcy zwracają szczególną uwagę na czynnik, który zmniejsza prawdopodobieństwo swobodnego krzyżowania się osobników tego samego gatunku do prawie zera. Nazywa się to izolacją geograficzną. Okazało się, że gwałtownej zmianie terenu nieodzownie towarzyszy pojawienie się przeszkód prowadzących do kardynalnych różnic w organizmach.
Dotyczą one przede wszystkim czasu dojrzewania gamet, czasu kopulacji lub zapylania. Wszystkie te czynniki można połączyć pod jednym terminem - izolacją reprodukcyjną. Jakie są konsekwencje dla istnienia populacji, do której to prowadzi?
Rozbieżności
Naukowcy odkryli, że populacje organizmów o początkowo podobnych genomach nabierają z czasem coraz bardziej rozbieżnych cech ze względu na zanikanie zarówno pojedynczego źródła pożywienia, jak i możliwość swobodnego krzyżowania się. Nie do pokonania bariery fizyczne w postaci przerw kontynentalnych, wypiętrzenia łańcuchów górskich i wylewów rzecznych izolują od siebie zbiorowiska osobników. Tak rozwija się natura. Poniższe przykłady ilustrują izolację geograficzną jako ważny mechanizm specjacji. Tak więc grupy ssaków torbaczy w Australii, po ich oddzieleniu od starożytnego stałego lądu Gondwany, mają znacząceróżnice anatomiczne i fizjologiczne w porównaniu ze współczesnymi europejskimi gatunkami zwierząt, które powstały po Wielkim Zlodowaceniu.
Rozdz. Darwin o mechanizmach specjacji
Słynny na całym świecie twórca teorii doboru naturalnego, angielski przyrodnik Karol Darwin, zidentyfikował siły napędowe ewolucji, prowadzące do powstania nowych klas, porządków i rodzin organizmów żywych. Również w swoich pismach naukowiec opisał mechanizmy izolowania geograficznego i środowiskowego. Przykłady ich manifestacji czerpał z obserwacji dokonanych podczas słynnej podróży dookoła świata. Darwin widział i rysował różne rodzaje zięb żyjących na Wyspach Galapagos. Ptaki miały zasadnicze różnice w kształcie dzioba, wielkości ciała i jadły różne pokarmy.
Kiedy krzyżowanie między osobnikami całkowicie straciło zdolność tworzenia płodnego potomstwa. Zdaniem naukowca duże odległości między wyspami oraz różnice w ich florze i faunie doprowadziły do powstania kilku podgatunków, które następnie przekształciły się w niezależne gatunki. Rozważaliśmy jeszcze jeden kierunek ewolucji, prowadzący do powstania nowych gatunków biologicznych, wzdłuż których posuwa się cała żywa przyroda. Rozważane przez nas powyżej przykłady dowodzą istotnej roli mechanizmów przestrzennych, które zapobiegają prawdopodobieństwu krzyżowania się organizmów różnych populacji, co ostatecznie prowadzi do pojawienia się nowych jednostek systematycznych.
