Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

18.2: Формування нових видів

  • Page ID
    1428
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Визначте види та опишіть, як види ідентифікуються як різні
    • Опишіть генетичні змінні, які призводять до видоутворення
    • Визначте презиготичні та постзиготичні репродуктивні бар'єри
    • Поясніть алопатричну та симпатрічну видоутворення
    • Опишіть адаптивне випромінювання

    Хоча все живе на землі має різні генетичні подібності, тільки певні організми поєднують генетичну інформацію шляхом статевого розмноження і мають потомство, яке потім може успішно розмножуватися. Вчені називають такі організми членами одного біологічного виду.

    Види і здатність до розмноження

    Вид - це група окремих організмів, які схрещуються і дають родюче, життєздатне потомство. Згідно з цим визначенням, один вид відрізняється від іншого, коли в природі немає можливості для спаровування між особинами кожного виду для отримання родючого потомства.

    Члени одного виду поділяють як зовнішні, так і внутрішні характеристики, які розвиваються з їх ДНК. Чим тісніші стосунки поділяють два організми, тим більше ДНК у них спільного, як і люди та їхні сім'ї. ДНК людей, ймовірно, більше схожа на ДНК їхнього батька чи матері, ніж ДНК їхнього двоюрідного брата чи бабусі та дідуся. Організми одного виду мають найвищий рівень вирівнювання ДНК і тому поділяють характеристики та поведінку, що призводять до успішного розмноження.

    Зовнішній вигляд видів може вводити в оману, припускаючи здатність або нездатність спаровуватися. Наприклад, незважаючи на те, що домашні собаки (Canis lupus familiaris) мають фенотипові відмінності, такі як розмір, статура та шерсть, більшість собак можуть схрещуватися та виробляти життєздатних цуценят, які можуть дозрівати та статевим шляхом розмножуватися (рис.\(\PageIndex{1}\)).

    На фото а зображений пудель з кучерявим коротким хутром. На фото б зображений кокер-спанієль з довгим хвилястим хутром, який має світло-коричневі частини і кремові позначки на обличчі, передніх лапах, животі, задніх лапах і хвості. У пуделя ноги довші, ніж у кокер-спанієля. У какапу на фото c кучеряве волосся, як у пуделя, і короткі ноги, як у кокер-спанієля.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): (а) пудель і (б) кокер-спанієль можуть розмножуватися для отримання породи, відомої як (c) какапу. (кредит a: модифікація роботи Саллі Еллер, Том Різ; кредит b: модифікація роботи Джеремі МакВільямс; кредит c: модифікація роботи Кетлін Конклін)

    В інших випадках особини можуть здаватися схожими, хоча вони не є членами одного виду. Наприклад, хоча лисі орли (Haliaeetus leucocephalus) і африканські рибні орли (Haliaeetus vocifer) є одночасно птахами і орлами, кожен належить до окремої видової групи (рис.\(\PageIndex{2}\)). Якби люди штучно втрутилися і запліднювали яйцеклітину білоголового орлана спермою африканського риб'ячого орла і пташеня вилупилися, це потомство, яке називається гібридом (щось середнє між двома видами), ймовірно, було б безплідним - не здатне успішно розмножуватися після досягнення зрілості. Різні види можуть мати різні гени, які активно розвиваються, тому неможливо розвинути життєздатне потомство з двома різними наборами напрямків. Таким чином, незважаючи на те, що гібридизація може відбутися, два види все ще залишаються окремими.

    Фото а показує зображення африканського рибного орла в польоті, а фото б показує білоголового орлана, що сидить на стовпі.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): (а) Африканський риб'ячий орел схожий за зовнішнім виглядом на (б) білоголового орлана, але дві птахи є представниками різних видів. (кредит a: модифікація роботи Найджела Клин; кредит b: модифікація роботи Службою риби та дикої природи США)

    Популяції видів поділяють генофонд: сукупність всіх варіантів генів у виду. Знову ж таки, основа будь-яких змін в групі або популяції організмів повинна бути генетичною, бо це єдиний спосіб ділитися і передавати риси. Коли варіації відбуваються всередині виду, вони можуть передаватися наступному поколінню лише двома основними шляхами: безстатевим розмноженням або статевим розмноженням. Зміна буде передаватися безстатево просто, якщо відтворююча клітина має змінену рису. Щоб змінена риса передавалася статевим розмноженням, гамета, така як сперма або яйцеклітина, повинна мати змінену рису. Іншими словами, організми, що розмножуються статевим шляхом, можуть відчувати кілька генетичних змін у клітині свого організму, але якщо ці зміни не відбуваються в спермі або яйцеклітині, змінена риса ніколи не досягне наступного покоління. Тільки спадкові риси можуть розвиватися. Тому розмноження відіграє першорядну роль для того, щоб генетичні зміни прижилися в популяції чи виді. Коротше кажучи, організми повинні вміти розмножуватися один з одним, щоб передавати нові риси потомству.

    Видоутворення

    Біологічне визначення видів, яке працює для статевого розмноження організмів, є групою фактично або потенційно схрещуються особин. Є винятки з цього правила. Багато видів досить схожі, що гібридне потомство можливо і часто може зустрічатися в природі, але для більшості видів це правило зазвичай дотримується. Насправді наявність в природі гібридів між подібними видами говорить про те, що вони, можливо, походять від одного схрещувального виду, і процес видоутворення може ще не завершитися.

    З огляду на надзвичайне різноманіття життя на планеті повинні бути механізми видоутворення: формування двох видів з одного оригінального виду. Дарвін уявляв цей процес як подію розгалуження та намалював цей процес на єдиній ілюстрації, знайденій у розділі «Про походження видів» (Рисунок\(\PageIndex{3}\) а). Порівняйте цю ілюстрацію з діаграмою еволюції слонів (рис.\(\PageIndex{3}\) b), яка показує, що, коли один вид змінюється з часом, він розгалужується, утворюючи більше одного нового виду, неодноразово, поки популяція виживає або поки організм не вимирає.

    Зображення (а) показує ескіз ліній, що розгалужуються у формі дерева. Внизу розташовані 11 вертикальних ліній з позначкою від А до L. Потім вони розгалужуються, коли вони рухаються вгору по сторінці через чотирнадцять рядків, позначені римськими цифрами. Деякі гілки роблять пряму лінію від нижнього ряду до верхнього ряду, інші продовжують розгалужуватися далі в кожному ряду, а деякі є прямими частинами через ряди, поки вони не з'єднаються з існуючою гілкою або не утворюють зв'язку і замість цього зупиняться. Верхні чотири ряди кожен складається з однієї лінії від кінчика гілки (є 6 кінчиків гілок в ряді XI) до одного з 15 окремих кінцевих позначень. Ілюстрація B показує еволюцію сучасних африканських і азіатських слонів від спільного предка, Палеомастодонта. Палеомастодон був схожий на сучасних слонів; однак він був меншим і мав довгий ніс замість тулуба. Бічні гілки слонового еволюційного дерева породили мастодонтів і мамонтів. Мамонт більш тісно пов'язаний з сучасними слонами, ніж мастодонт.
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Єдиною ілюстрацією у Дарвіні «Про походження видів» є (а) діаграма, що показує події видоутворення, що призводять до біологічного різноманіття. Діаграма показує схожість з філогенетичними діаграмами, які намальовані сьогодні, щоб проілюструвати взаємозв'язки видів. (б) Сучасні слони еволюціонували з Palaeomastodon, виду, який жив в Єгипті 35—50 мільйонів років тому.

    Щоб видоутворення відбулося, з однієї вихідної популяції повинні бути сформовані дві нові популяції, і вони повинні розвиватися таким чином, щоб особини з двох нових популяцій стали неможливими для схрещування. Біологи запропонували механізми, за допомогою яких це може статися, які діляться на дві широкі категорії. Аллопатріческіе видоутворення (allo- = «інше»; -patric = «батьківщина») передбачає географічне відокремлення популяцій від батьківського виду і подальшу еволюцію. Симпатрічна видоутворення (sym- = «те саме»; -патрік = «батьківщина») передбачає видоутворення, що відбувається всередині батьківського виду, що залишається в одному місці.

    Біологи розглядають події видоутворення як розщеплення одного родового виду на два види нащадків. Немає жодної причини, чому не може бути більше двох видів, сформованих за один раз, за винятком того, що це менш імовірно, і кілька подій можуть бути розглянуті як одиночні розколи, що відбуваються близько в часі.

    Алопатрична видоутворення

    Географічно безперервна популяція має генофонд, який є відносно однорідним. Потік генів, рух алелів по асортименту виду, є відносно вільним, оскільки особини можуть рухатися, а потім спаровуватися з особинами на новому місці. Таким чином, частота алеля на одному кінці розподілу буде аналогічна частоті алеля на іншому кінці. Коли популяції стають географічно переривчастими, цей вільний потік алелів запобігається. Коли це поділ триває протягом певного періоду часу, дві популяції здатні розвиватися за різними траєкторіями. Таким чином, їх алельні частоти на численних генетичних локусах поступово стають все більш різними, оскільки нові алелі самостійно виникають шляхом мутації в кожній популяції. Як правило, умови навколишнього середовища, такі як клімат, ресурси, хижаки та конкуренти для двох популяцій, будуть відрізнятися, викликаючи природний відбір на користь різним адаптаціям у кожній групі.

    Ізоляція популяцій, що призводять до алопатричного видоутворення, може відбуватися різними способами: річка, що утворює нову гілку, ерозія, що утворює нову долину, група організмів, що подорожують на нове місце без можливості повернутися, або насіння, що пливуть над океаном на острів. Характер географічного поділу, необхідного для виділення популяцій, повністю залежить від біології організму та його потенціалу для розгону. Якби дві літаючі популяції комах проживали в окремих довколишніх долині, швидше за все, особини з кожної популяції будуть літати туди-сюди, продовжуючи потік генів. Однак, якби дві популяції гризунів розділилися утворенням нового озера, продовження потоку генів було б малоймовірним; отже, видоутворення було б більш імовірним.

    Біологи групують алопатричні процеси на дві категорії: розгін і вікарство. Розгін - це коли кілька представників виду переїжджають до нового географічного району, а вікаріанство - це коли виникає природна ситуація для фізичного поділу організмів.

    Вчені задокументували численні випадки алопатричного видоутворення. Наприклад, уздовж західного узбережжя США існують два окремих підвиди плямистих сов. Північна плямиста сова має генетичні і фенотипічні відмінності від свого близького родича: мексиканської плямистої сови, яка мешкає на півдні (рис.\(\PageIndex{4}\)).

    Північна плямиста сова живе на північному заході Тихого океану, а мексиканська плямиста сова живе в Мексиці та південно-західній частині США. Дві сови схожі за зовнішнім виглядом, але з дещо різним забарвленням.
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Північна плямиста сова та мексиканська плямиста сова населяють географічно окремі місця з різним кліматом та екосистемами. Сова є прикладом аллопатрической видоутворення. (кредит «північна плямиста сова»: модифікація роботи Джона та Карен Холлінгсворт; кредит «Мексиканська плямиста сова»: модифікація роботи Білла Радке)

    Крім того, вчені виявили, що чим далі відстань між двома групами, які колись були одним і тим же видом, тим більша ймовірність того, що відбудеться видоутворення. Це здається логічним, оскільки зі збільшенням відстані різні фактори навколишнього середовища, ймовірно, матимуть менше спільного, ніж місця в безпосередній близькості. Розглянемо двох сов: на півночі клімат прохолодніший, ніж на півдні; типи організмів у кожній екосистемі відрізняються, як і їх поведінка та звички; також мисливські звички та вибір здобичі південних сов відрізняються від північних сов. Ці відхилення можуть призвести до розвинутих відмінностей у сов, і, ймовірно, відбудеться видоутворення.

    Адаптивне випромінювання

    У деяких випадках популяція одного виду розходиться по всій території, і кожен знаходить окрему нішу або ізольоване середовище проживання. З часом різноманітні вимоги їх нового способу життя призводять до численних подій видоутворення, що походять від одного виду. Це називається адаптивним випромінюванням, оскільки багато адаптацій еволюціонують з однієї точки походження; таким чином, внаслідок чого вид випромінюється на кілька нових. Островні архіпелаги, такі як Гавайські острови, забезпечують ідеальний контекст для адаптивних радіаційних подій, оскільки вода оточує кожен острів, що призводить до географічної ізоляції для багатьох організмів. Гавайський медоносник ілюструє один приклад адаптивного випромінювання. З одного виду, званого видом-засновником, еволюціонували численні види, включаючи шість, показані на малюнку\(\PageIndex{5}\).

    На ілюстрації зображено колесо з видом засновника біля маточини. Спиці колеса - це шість сучасних видів медоносів, які еволюціонували з виду засновника. П'ять з цих птахів їдять комах та/або нектар і мають довгі товсті дзьоби: Апапане, Ліві, Амакіхі, Акіаполаау і Мауї Папуга. Ніхоа Фінч має короткий жирний дзьоб і харчується комахами, насінням та пташиними яйцями.
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Птахи медоносні ілюструють адаптивне випромінювання. Від одного оригінального виду птахів еволюціонувало безліч інших, кожен зі своїми відмінними характеристиками.

    Зверніть увагу на відмінності дзьобів виду на малюнку\(\PageIndex{5}\). Еволюція у відповідь на природний відбір на основі конкретних джерел їжі в кожному новому середовищі існування призвела до еволюції іншого дзьоба, відповідного конкретному джерелу їжі. Птах, що їсть насіння, має більш товстий, міцніший дзьоб, який підходить для розбивання твердих горіхів. Птахи, що їдять нектар, мають довгі дзьоби, щоб зануритися в квіти, щоб досягти нектару. Птахи, що їдять комах, мають дзьоби, як мечі, придатні для колючих і насаджування комах. В'юрків Дарвіна - ще один приклад адаптивного випромінювання на архіпелазі.

    Посилання на навчання

    Клацніть на цьому інтерактивному сайті, щоб побачити, як острівні птахи еволюціонували з еволюційним кроком від 5 мільйонів років тому до сьогодні.

    Симпатрічна видоутворення

    Чи може статися розбіжність, якщо немає фізичних бар'єрів для розділення особин, які продовжують жити і розмножуватися в одному середовищі існування? Відповідь - так. Процес видоутворення в одному просторі називається симпатрічним видобутком; префікс «сім» означає те саме, тому «симпатрічний» означає «та сама батьківщина» на відміну від «алопатрічного», що означає «інша батьківщина». Запропоновано та вивчено низку механізмів симпатрічного видоутворення.

    Одна з форм симпатрічного видоутворення може починатися з серйозної хромосомної помилки під час поділу клітин. При нормальному поділі клітин хромосоми реплікуються, з'єднуються, а потім відокремлюються так, щоб кожна нова клітина мала однакову кількість хромосом. Однак іноді пари відокремлюються, і кінцевий клітинний продукт має занадто багато або занадто мало окремих хромосом в стані, званому анеуплоїдією (рис.\(\PageIndex{6}\)).

    Мистецтво З'єднання

    Аневплоїдія виникає, коли хромосоми не можуть правильно відокремлюватися під час мейозу. В результаті одна гамета має одну занадто багато хромосом (n +1), а інша має одну занадто мало (n — 1). Коли n + 1 гамета зливається зі звичайною гаметою, отримана зигота має 2n + 1 хромосоми. Коли n — 1 гамета зливається з нормальною гаметою, отримана зигота має 2n -1 хромосоми.
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Аневплоїдія результати, коли гамети мають занадто багато або занадто мало хромосом через неразрушення під час мейозу. У наведеному тут прикладі отримане потомство матиме 2 n +1 або 2 n -1 хромосоми.

    Що найімовірніше виживе, потомство з 2 n +1 хромосомами або потомство з 2 n -1 хромосомами?

    Поліплоїдія - це стан, при якому клітина або організм має додатковий набір, або набори хромосом. Вчені виділили два основних види поліплоїдії, які можуть привести до репродуктивної ізоляції індивіда в стані поліплоїдії. Репродуктивна ізоляція - це неможливість схрещуватися. У деяких випадках поліплоїдна особина матиме два або більше повних наборів хромосом від власного виду в стані, званому автополіплоїдією (рис.\(\PageIndex{7}\)). Приставка «авто-» означає «себе», тому термін означає множинні хромосоми від власного виду. Поліплоїдія виникає в результаті помилки мейозу, при якій всі хромосоми переміщаються в одну клітину замість відокремлення.

    Аутополіплоїдія призводить до потомства з двома наборами хромосом. У наведеному прикладі диплоїдний батько (2n) виробляє поліплоїдне потомство (4n).
    Малюнок\(\PageIndex{7}\): Аутополіплоїдія результати, коли мітоз не супроводжується цитокінезом.

    Наприклад, якщо вид рослин з 2 n = 6 виробляє аутополіплоїдні гамети, які також є диплоїдними (2 n = 6, коли вони повинні бути n = 3), то гамети тепер мають вдвічі більше хромосом, ніж вони повинні мати. Ці нові гамети будуть несумісні зі звичайними гаметами, виробленими цим видом рослин. Однак вони могли або самозапилюватися, або розмножуватися іншими автополіплоїдними рослинами з гаметами, що мають однакове диплоїдне число. Таким чином, симпатрічне видоутворення може відбуватися швидко, утворюючи потомство з 4 n, званим тетраплоїдом. Ці особини негайно зможуть розмножуватися лише з тими, хто має цей новий вид, а не з родовими видами.

    Інша форма поліплоїдії виникає, коли особини двох різних видів розмножуються, утворюючи життєздатне потомство, яке називається алополіплоїдом. Приставка «алло-» означає «інший» (нагадаємо з аллопатрической): тому алополіплоїд виникає при поєднанні гамет двох різних видів. Малюнок\(\PageIndex{8}\) ілюструє один можливий спосіб утворення алополіплоїду. Зверніть увагу, як потрібно два покоління, або два репродуктивні акти, перш ніж життєздатні результати фертильного гібриду.

    Алоплоїдія виникає в результаті життєздатних спаровувань між двома видами з різною кількістю хромосом. У показаному прикладі вид один має три пари хромосом, а вид два має дві пари хромосом. Коли нормальна гамета з виду 1 (з трьома хромосомами) зливається з поліплоїдної гаметою з виду два (з двома парами хромосом), виходить зигота з сімома хромосомами. Потомство від цього спарювання виробляє поліплоїдний гамет, з сімома хромосомами. Якщо ця поліплоїдна гамета зливається зі звичайною гаметою з виду першого, з трьома хромосомами, отримане потомство матиме десять життєздатних хромосом.
    Малюнок\(\PageIndex{8}\): Аллоплоїдія результати, коли два види спаровуються для отримання життєздатного потомства. У показаному прикладі нормальна гамета від одного виду сплавляється з поліплоїдної гаметою від іншого. Дві в'язки необхідні для отримання життєздатного потомства.

    Культурні форми рослин пшениці, бавовни та тютюну - все це алополіплоїди. Хоча поліплоїдія трапляється зрідка у тварин, вона зустрічається найчастіше у рослин. (Тварини з будь-яким з описаних тут типів хромосомних аберацій навряд чи виживуть і дають нормальне потомство.) Вчені виявили, що більше половини всіх досліджуваних видів рослин відносяться до виду, що розвинувся за допомогою поліплоїдії. При такому високому показнику поліплоїдії у рослин деякі вчені висувають гіпотезу, що цей механізм має місце скоріше як пристосування, ніж як помилка.

    Репродуктивна ізоляція

    Враховуючи достатньо часу, генетична та фенотипічна розбіжність між популяціями вплине на характери, що впливають на розмноження: якби особини двох популяцій збиралися разом, спарювання було б менш імовірним, але якщо відбулося спаровування, потомство було б нежиттєздатним або безплідним. Багато типів розходяться характерів можуть впливати на репродуктивну ізоляцію, здатність до схрещування двох популяцій.

    Репродуктивна ізоляція може проходити різними способами. Вчені організовують їх на дві групи: презиготні бар'єри і постзиготичні бар'єри. Нагадаємо, що зигота - це запліднена яйцеклітина: перша клітина розвитку організму, яка розмножується статевим шляхом. Тому презиготичний бар'єр - це механізм, який блокує відтворення; сюди входять бар'єри, які перешкоджають заплідненню, коли організми намагаються розмноження. Постзиготний бар'єр виникає після утворення зиготи; сюди входять організми, які не переживають ембріональну стадію, і ті, які народжуються стерильними.

    Деякі види презиготичних бар'єрів перешкоджають розмноженню цілком. Багато організмів розмножуються лише в певні пори року, часто просто щорічно. Відмінності в графіках розмноження, звані тимчасовою ізоляцією, можуть виступати формою репродуктивної ізоляції. Наприклад, два види жаб населяють один і той же район, але один розмножується з січня по березень, тоді як інший розмножується з березня по травень (рис.\(\PageIndex{9}\)).

    Фото показує Rana aurora, бежева жаба з зеленими плямами. Фото б показує Рана boylii, коричнева жаба.
    Малюнок\(\PageIndex{9}\): Ці два споріднених види жаби демонструють тимчасову репродуктивну ізоляцію. (а) Рана аврора розмножується раніше року, ніж (б) Рана Бойлі. (кредит а: модифікація роботи Марка Р. Дженнінгса, USFWS; кредит b: модифікація роботи Алессандро Катенацці)

    У деяких випадках популяції виду переміщуються або переміщуються в нове середовище проживання і проживають в місці, яке більше не перетинається з іншими популяціями того ж виду. Така ситуація називається ізоляцією середовища проживання. Розмноження з батьківським видом припиняється, і існує нова група, яка зараз репродуктивно і генетично незалежна. Наприклад, населення цвіркунів, яке розділилося після повені, більше не могло взаємодіяти один з одним. Згодом сили природного відбору, мутації та генетичного дрейфу, ймовірно, призведуть до розбіжності двох груп (рис.\(\PageIndex{10}\)).

    Ілюстрація А показує чорний крикет Gryllus pennsylvanicus на піщаному ґрунті, а на ілюстрації B зображений бежевий цвіркун Gryllus firmus в траві.
    Малюнок\(\PageIndex{10}\): Видоутворення може відбуватися, коли дві популяції займають різні місця проживання. Місця проживання не повинні бути далеко один від одного. Цвіркун (а) Gryllus pennsylvanicus воліє піщаний грунт, а цвіркун (б) Gryllus firmus воліє суглинні. Два види можуть жити в безпосередній близькості, але через різні переваги грунту вони стали генетично ізольованими.

    Поведінкова ізоляція виникає, коли наявність або відсутність певної поведінки перешкоджає розмноженню. Наприклад, чоловічі світлячки використовують специфічні світлові візерунки для залучення самок. Різні види світлячків по-різному відображають свої вогні. Якби самець одного виду намагався залучити самку іншого, вона б не розпізнавала світловий малюнок і не спаровувалася б з самцем.

    Інші презиготичні бар'єри працюють, коли відмінності в їх клітині гамети (яйцеклітини та сперматозоїди) перешкоджають заплідненню; це називається гаметічним бар'єром. Так само в деяких випадках тісно пов'язані організми намагаються спаровуватися, але їх репродуктивні структури просто не поєднуються один з одним. Наприклад, самці самців різних видів мають різну форму репродуктивних органів. Якщо один вид намагається спаровуватися з самкою іншого, їх частини тіла просто не поєднуються між собою (рис.\(\PageIndex{11}\)).

    На ілюстраціях зображено чотири різних типи репродуктивних органів. Кожен орган має гачок, але форма і довжина гачка варіюються, як і форма самого органу.
    Малюнок\(\PageIndex{11}\): Форма чоловічого репродуктивного органу різниться серед самців жіночої особини і сумісна лише з самкою цього виду. Несумісність репродуктивних органів тримає вид репродуктивно ізольованим.

    У рослин певні структури, спрямовані на залучення одного виду запилювачів, одночасно перешкоджають доступу іншого запилювача до пилку. Тунель, через який тварина повинна отримати доступ до нектару, може сильно відрізнятися по довжині та діаметру, що запобігає перехресному запиленню рослини з іншим видом (рис.\(\PageIndex{12}\)).

    На ілюстрації А зображена бджола збирає пилок з яскраво-фіолетового квітки наперстянки. Тіло бджоли поміщається всередині дзвоноподібної квітки. На ілюстрації B зображений колібрі, який п'є нектар з довгої трубкоподібної квітки ліани труби.
    Малюнок\(\PageIndex{12}\): Деякі квіти еволюціонували, щоб залучити певних запилювачів. (а) широка квітка наперстянки пристосована для запилення бджолами, тоді як (б) довга трубчаста квітка ліани у формі труби пристосована для запилення наспівуючими птахами.

    Коли відбувається запліднення і утворюється зигота, постзиготні бар'єри можуть перешкоджати розмноженню. Гібридні особини в багатьох випадках не можуть нормально формуватися в утробі матері і просто не виживають після ембріональних стадій. Це називається гібридною життєздатністю, оскільки гібридні організми просто не життєздатні. В іншій постзиготической ситуації розмноження призводить до народження і росту гібрида, який є стерильним і не здатним відтворювати власне потомство; це називається гібридною стерильністю.

    Вплив середовища проживання на видоутворення

    Симпатрічна видоутворення може також відбуватися іншими способами, ніж поліплоїдія. Наприклад, розглянемо вид риб, що мешкає в озері. У міру зростання населення зростає і конкуренція за продукти харчування. Під тиском, щоб знайти їжу, припустимо, що група цих риб мала генетичну гнучкість, щоб виявити і годувати інший ресурс, який був невикористаний іншою рибою. Що робити, якщо це нове джерело їжі було знайдено на іншій глибині озера? З часом ті, хто харчується другим джерелом їжі, більше взаємодіятимуть між собою, ніж інші риби; отже, вони також розмножуватимуться разом. Потомство цих риб, швидше за все, поводитиметься як їхні батьки: годування та проживання в одній місцевості та утримання окремо від початкової популяції. Якщо ця група риб продовжувала залишатися відокремленою від першої популяції, врешті-решт симпатичне видоутворення може виникнути, оскільки між ними накопичується більше генетичних відмінностей.

    Цей сценарій дійсно грає в природі, як і інші, які призводять до репродуктивної ізоляції. Одним з таких місць є озеро Вікторія в Африці, відоме своїм симпатичним видом цихлідних риб. Дослідники виявили сотні симпатрічних подій видоутворення у цих риб, які відбулися не тільки у великій кількості, але і за короткий проміжок часу. \(\PageIndex{13}\)На малюнку показаний цей вид серед популяції цихлід риби в Нікарагуа. У цій місцевості два типи цихлід живуть в одному географічному положенні, але мають різну морфологію, яка дозволяє їм їсти різні джерела їжі.

    Ілюстрації показують два види риб цихлід, які схожі за зовнішнім виглядом, за винятком того, що одна має тонкі губи, а одна має товсті губи.
    Малюнок\(\PageIndex{13}\): Цихліди риби з озера Апойеке, Нікарагуа, показують докази симпатрічного видоутворення. Озеру Апойеке, кратерному озеру, 1800 років, але генетичні дані свідчать про те, що озеро було заселено лише 100 років тому однією популяцією цихлідних риб. Тим не менш, дві популяції з різними морфологіями та дієтами зараз існують в озері, і вчені вважають, що ці популяції можуть перебувати на ранній стадії видоутворення.

    Резюме

    Виділення відбувається двома основними шляхами: географічним поділом (алопатрічна видоутворення) та за допомогою механізмів, що відбуваються в межах спільного середовища проживання (симпатрічна видоутворення). Обидва шляхи ізолюють популяцію репродуктивно в тій чи іншій формі. Механізми репродуктивної ізоляції виступають бар'єрами між близькоспорідненими видами, дозволяючи їм розходитися і існувати як генетично незалежні види. Презиготні бар'єри блокують розмноження до утворення зиготи, тоді як постзиготні бар'єри блокують розмноження після запліднення. Щоб новий вид розвивався, щось повинно спричинити порушення репродуктивних бар'єрів. Симпатричне видоутворення може відбуватися через помилки мейозу, які утворюють гамети з додатковими хромосомами (поліплоїдія). Аутополіплоїдія зустрічається всередині одного виду, тоді як алополіплоїдія відбувається між близькоспорідненими видами.

    Мистецькі зв'язки

    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Який найімовірніше виживе, потомство з 2 n +1 хромосомами або потомство з 2 n -1 хромосомами?

    Відповідь

    Втрата генетичного матеріалу майже завжди смертельна, тому потомство з 2 n +1 хромосомами частіше виживає.

    Глосарій

    адаптивне випромінювання
    видоутворення, коли один вид випромінює, утворюючи кілька інших видів
    алопатрична видоутворення
    видоутворення, яке відбувається за допомогою географічного поділу
    алополіплоїд
    поліплоїдія утворюється між двома спорідненими, але окремими видами
    анеуплоїдія
    стан клітини, що має додаткову хромосому або відсутня хромосома для її виду
    автополіплоїд
    поліплоїдія, утворена в межах одного виду
    поведінкова ізоляція
    тип репродуктивної ізоляції, що виникає, коли конкретна поведінка або відсутність заважає розмноженню
    розгону
    алопатричне видоутворення, яке відбувається, коли кілька представників виду переїжджають до нового географічного району
    гаметський бар'єр
    презиготичний бар'єр, що виникає, коли тісно пов'язані особини різних видів спаровуються, але відмінності в їх клітині гамети (яйцеклітини та сперматозоїди) перешкоджають заплідненню
    ізоляція середовища проживання
    репродуктивна ізоляція, що виникає, коли популяції виду переміщуються або переміщуються в нове середовище проживання, займаючи проживання в місці, яке більше не перетинається з іншими популяціями того ж виду
    гібридний
    потомство двох близькоспоріднених особин, не одного виду
    постзиготний бар'єр
    механізм репродуктивної ізоляції, що виникає після утворення зиготи
    презиготний бар'єр
    механізм репродуктивної ізоляції, що виникає перед утворенням зиготи
    репродуктивна ізоляція
    ситуація, яка виникає, коли вид є репродуктивно незалежним від інших видів; це може бути спричинено поведінкою, місцем розташування або репродуктивними бар'єрами
    видоутворення
    формування нового виду
    види
    група популяцій, які схрещуються і дають родюче потомство
    симпатрічна видоутворення
    видоутворення, що відбувається в одному географічному просторі
    скронева ізоляція
    відмінності в графіках розмноження, які можуть виступати як форма презиготного бар'єру, що призводить до репродуктивної ізоляції
    намісництво
    алопатріческіе видоутворення, яке виникає, коли щось у навколишньому середовищі розділяє організми одного виду на окремі групи