Виды изолирующих механизмов в микроэволюции
Вопрос 1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями (географическая, репродуктивная и временная изоляция). Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида. Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.
Вопрос 2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
Необходимым фактором микроэволюции является изоляция популяции особей с возникшим новым признаком от популяции особей, не имеющих этого признака. Изоляция может осуществляться несколькими путями.
Географическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с расширением зоны обитания вида — ареала. При этом новые популяции попадают в иные по сравнению с другими популяциями условия: климатические, почвенные и т.п. В популяции постоянно происходят наследственные изменения, действует естественный отбор — в результате этих процессов генофонд популяции меняется, и возникает новый подвид. Свободному скрещиванию новых популяций или подвидов между собой могут мешать разрывы ареала за счет рек, гор, ледников и т.п. Так, например, на основе географических факторов изоляции из одного вида ландышей за несколько миллионов лет возник целый ряд видов. Этот путь видообразования — медленный, происходящий на протяжении сотен, тысяч и миллионов поколений.
Временная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с тем, что в случае несовпадения сроков размножения два близких подвида не смогут скрещиваться, и дальнейшая дивергенция приведет к образованию двух новых видов. Таким образом, возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов. Репродуктивная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции возникает при невозможности скрещивания особей двух подвидов из-за несоответствия в строении половых органов, различий в поведении, несовместимости генетического материала. В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов. Можно привести множество примеров возникновения новых подвидов и видов из одного. Так на основе географической изоляции образовалось несколько видов синиц и т.д.
Пространственная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с пространственной разобщённостью. На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верх-них ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщённости.
Поведенческая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с отличием в поведении среди животных. Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — короткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа. Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.
Молекулярная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на различии в молекулярном строении репродуктивных органов. У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.
Генетическая изоляция как фактор эволюции. Этот вид изоляции связан со стерильностью организмов. Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бес плодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).
Экологическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на занимании различных мест обитания двух групп животных на одной и той же географической области. Мор-ские животные, обитающие только в литоральной зоне, хорошо изолированы от других, живущих на расстоянии всего лишь нескольких метров от них, но ниже зоны отлива.
В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов.
Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла, бесплодны гибриды белуги и севрюги.
Источник
Виды изолирующих механизмов в микроэволюции
Вопрос 1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями (географическая, репродуктивная и временная изоляция). Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида. Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.
Вопрос 2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
Необходимым фактором микроэволюции является изоляция популяции особей с возникшим новым признаком от популяции особей, не имеющих этого признака. Изоляция может осуществляться несколькими путями.
Географическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с расширением зоны обитания вида — ареала. При этом новые популяции попадают в иные по сравнению с другими популяциями условия: климатические, почвенные и т.п. В популяции постоянно происходят наследственные изменения, действует естественный отбор — в результате этих процессов генофонд популяции меняется, и возникает новый подвид. Свободному скрещиванию новых популяций или подвидов между собой могут мешать разрывы ареала за счет рек, гор, ледников и т.п. Так, например, на основе географических факторов изоляции из одного вида ландышей за несколько миллионов лет возник целый ряд видов. Этот путь видообразования — медленный, происходящий на протяжении сотен, тысяч и миллионов поколений.
Временная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с тем, что в случае несовпадения сроков размножения два близких подвида не смогут скрещиваться, и дальнейшая дивергенция приведет к образованию двух новых видов. Таким образом, возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов. Репродуктивная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции возникает при невозможности скрещивания особей двух подвидов из-за несоответствия в строении половых органов, различий в поведении, несовместимости генетического материала. В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов. Можно привести множество примеров возникновения новых подвидов и видов из одного. Так на основе географической изоляции образовалось несколько видов синиц и т.д.
Пространственная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с пространственной разобщённостью. На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по стволам и ветвям в верх-них ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщённости.
Поведенческая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции связан с отличием в поведении среди животных. Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные виды светлячков. Для каждого из обитающих вместе видов характерна определенная световая траектория и типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — короткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа. Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить только среди особей своего вида.
Молекулярная изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на различии в молекулярном строении репродуктивных органов. У животных с наружным оплодотворением изолирующие механизмы срабатывают на молекулярном уровне. У морских звезд и некоторых видов моллюсков роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.
Генетическая изоляция как фактор эволюции. Этот вид изоляции связан со стерильностью организмов. Изолирующие механизмы препятствуют развитию организма из зиготы, образовавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бес плодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя, лошади и осла (мулы).
Экологическая изоляция как фактор видообразования. Этот вид изоляции основан на занимании различных мест обитания двух групп животных на одной и той же географической области. Мор-ские животные, обитающие только в литоральной зоне, хорошо изолированы от других, живущих на расстоянии всего лишь нескольких метров от них, но ниже зоны отлива.
В любом случае всякая изоляция приводит к репродуктивному разобщению — то есть к невозможности скрещивания возникающих видов.
Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла, бесплодны гибриды белуги и севрюги.
Источник
Изолирующие механизмы
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 177.
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 177.
Генетические преграды, приводящие к ограничению обмена генами между популяциями, называются изолирующими механизмами. Проявление таких ограничений связано с выработкой приспособленности одной популяции к жизни в одном ареале и свидетельствует об образовании отдельного подвида или вида.
Что это?
Фактором изолирующего механизма является репродуктивная изоляция, обусловленная неспособностью скрещиваться с представителями соседней популяции или нежизнеспособностью, стерильностью потомства. Изолирование одной популяции от другой приводит к видообразованию. Этому способствует естественный отбор.
Происходящие в пределах одной популяции процессы, приводящие к образованию вида, называются микроэволюцией.
Изменению особей в популяции и накапливанию полезных адаптаций чаще всего обусловлено изменениями внешней среды. В связи с этим различают два способа образования вида:
- географический (аллотропический);
- экологический (симпатрический).
Географическое образование видов связано с территориальной изоляцией. Две группы животных или растений никогда не встретятся, т.к. их разъединяют горы, моря, пустыни. Оставаясь в пределах одного ареала, популяция доводит до совершенства приспособленности и становится отдельным видом.
Рис. 1. Телеутка и североамериканская белка.
Экологический способ образования видов связан с множеством биологических факторов. Ареалы популяций могут пересекаться, но каждая популяция при этом занимает отдельную экологическую нишу, постепенно вырабатывая обособленный образ жизни.
Источник
Способы изоляции препятствующие скрещиванию разных видов
По характеру изолирующих барьеров классифицируют географическую и репродуктивную (биологическую) изоляцию.
Географическая изоляция
Географическая изоляция — обособление определенной популяции от других популяций того же вида каким-либо труднопреодолимым географическим препятствием. Подобная изоляция может возникнуть в результате изменения географических условий в пределах ареала вида или при расселении групп особей за пределы ареала, когда «популяции основателей» могут закрепиться в некоторых обособленных районах с благоприятными для них условиями внешней среды. Географическая изоляция — один из важных факторов видообразования, так как она препятствует скрещиванию и тем самым обмену генетической информацией между обособленными популяциями.
Репродуктивная изоляция
Репродуктивная (биологическая) изоляция приводит к нарушению свободного скрещивания или образованию стерильного потомства. Классифицируют экологическую, этологическую, временную, анатомо-морфо-физиологическую и генетическую репродуктивную изоляцию . При этологическом характере репродуктивной изоляции для особей разных популяций снижается вероятность оплодотворения ввиду различий в образе жизни и поведения, например, у разных видов птиц отличаются ритуалы ухаживания и брачные песни. При экологическом характере — различаются, условия обитания живых организмов, например, популяции рыб нерестятся в разных местах. При временной изоляции отличаются сроки размножения. При анатомо-морфо-физиологической репродуктивной изоляции у живых организмов возникают различия в строении, размерах отдельных органов половой системы, или возникают различия в биохимических аспектах репродуктивной функции. При генетическом характере репродуктивной изоляции возникают несовместимые гаметы или появляются гибриды с пониженной жизнеспособностью, плодовитостью или стерильностью.
Перечисленные формы репродуктивной изоляции возникают независимо друг от друга и могут сочетаться в любых комбинациях. Однако именно генетическую изоляцию считают одной из самых важных форм репродуктивной изоляции, так как остальные формы репродуктивной изоляции при видообразовании, в конечном итоге, ведут именно к возникновению независимости генофондов двух популяций. Возникновению репродуктивной изоляции часто способствует длительная географическая изоляция.
КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ
I.потенциальные партнеры не встречаются биотопическая изоляция (сравниваемые виды живут в разных местообитаниях)
сезонная изоляция ( сравниваемые виды размножаются в разные сроки)
II. потенциальные партнеры встречаются, но не спариваются поведенческая изоляция ( сравниваемые виды отличаются по окраске, брачным ритуалам, песне или запаху)
III. копуляция не приводит к осеменению механическая изоляция ( различное строение копулятивных органов у близкородственных видов)
IV. осеменение происходит, но яйца не оплодотворяются гибель гамет ( имуннологическая реакция на чужеродную сперму препятствует оплодотворению)
V.яйца оплодотворяются, но зародыш гибнет гибель зигот ( несовместимость геномов родительских видов приводит к нарушению эмбрионального развития)
VI. зародыш развивается нормально, но гибриды менее приспособлены к условиям существования, чем родительские виды
неполноценность гибридов ( у гибридов нарушаются эволюционно сложившиеся связи между генами родительских видов, при их размножении возникают сложности из-за необычности окраски и полового поведения)
VII.гибриды вполне жизнеспособны, но частично или полностью стерильны бесплодность гибридов различия в количестве и форме хромосом родительских видов приводит к затруднению или невозможности созревания половых клеток у гибридов
1. Изоляция, характеризующаяся различиями в размерах или форме половых органов или же в строении цветков.
2. Изоляция, ведущая к утрате способности особей разных популяций свободно скрещиваться друг с другом.
3. Гибрид ослицы с жеребцом.
4. Механизмы, действующие после образования зиготы, приводящие к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства.
5. Изоляция, характеризующая разным временем размножения или спаривания у животных или цветения у растений происходящее в разное время суток.
6. Изоляция, характеризующая разным поведением в период размножения, что приводит к отсутствию взаимной привлекательности самца и самки.
7. Механизмы, предшествующие образованию зиготы, создающие препятствия для спаривания особей, относящихся к разным популяциям.
8. Гибрид лошади и осла.
9. Изоляция, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные места обитания и поэтому не встречаются друг с другом.
Видообразование Это процесс возникновения новых видов в результате эволюции популяций исходного вида. Происходит в тех случаях, когда биологические виды расщепляются на два или более новых вида. Условия осуществления видообразования При видообразовании действуют естественный отбор, который приспосабливает популяции к условиям среды их обитания, и репродуктивная изоляция, которая обосабливает генофонды популяций и обеспечивает обособление расхождение признаков видов. Филетическое видообразование — преобразование существующих видов Гибридогенное связан со слиянием двух существующих видов А и В и образованием нового вида С Третий путь обусловлен Дивергенцией (разделением) одного предкового вида на несколько независимо эволюционирующих видов. Именно по этому пути шла в основном эволюция. Пути видообразования Формы внутривидовой изоляции. Пространственная изоляция возникает между популяциями, далеко отстоящими других от друга или разделенными географическими барьерами. Экологическая изоляция — форма биологической изоляции основывается на разнообразии организмов по экологии их размножения и предпочтительному местообитанию. Способы видообразования географическое экологическое (аллопатрическое) (симпатрическое) если изоляция если изоляция географическая биологическая. Аллопатрическое (географическое) видообразование Видообразование на разных территориях — обусловлено географической (пространственной) изоляцией. Причиной такой изоляции могут быть: *большие реки для сухопутных животных, *горы — для равнинных и тому подобные препятствия, затрудняющие миграцию животных или распространение семян растений. Аллопатрическое видообразование Галапагосские вьюрки Галапагосские черепахи. Аллопатрическое видообразование Суслик серый Суслик крапчатый Их разделяет р.Днепр. Симпатрическое (экологическое) видообразование Начинается с разделения первично единой популяции на две или более группы организмов, которые затем продолжают видообразование . Это может происходить в результате экологической специализации. Симпатрическое видообразование Экологическая изоляция наблюдается при несовпадении мест обитания различных форм одного вида или нескольких близких видов, например лесного (слева) и лугового (справа) коньков. Экологическое видообразование Иногда в пределах единого ареала отдельные популяции (1-5) различаются условиями обитания. Из-за этого изменяется фенология особей, а в дальнейшем и их морфология. Севанская форель. Симпатрическое видообразование В африканским оз. Виктория, которое образовалось 12 тыс. лет назад, обитают более 500 видов рыб-цихлид, отличающиеся друг от друга по морфологии, образу жизни, поведению и ряду других признаков. Способы симпатрического видообразования Полиплоидизация Гибридизация Хромосомные перестройки. Сетчатое видообразование В последние десятилетия накапливаются данные о третьем способе — сетчатом видообразовании, связанном не с расхождением признаков в популяции, а с гибридизацией близких видов. Такое видообразование доказано для некоторых видов ящериц, рыб и цветковых растений. Изоляция гибридов от родительских видов обусловлена полиплоидностью гибридов. Полиплоидия Новые виды могут образоваться в результате полиплоидизации — внезапного увеличения числа хромосом. Например, культурная слива возникла в результате скрещивания терна и алычи, с последующим удвоением числа хромосом у гибридов.
Источник
