Что такое репродуктивная изоляция в биологии

Содержание

Изоляция репродуктивная: определение, причины. Формы репродуктивной изоляции: примеры

У панмиктичных организмов (размножающихся половым путем) вид – это совокупность организмов, сходных по целому комплексу признаков, способных свободно скрещиваться с образованием плодовитого потомства.

Понятие изоляции применяется в контексте микроэволюции или, как еще ее называют, — видообразования. Изоляция репродуктивная начинает процесс образования нового вида и заканчивает его.

Но не все формы этого явления приведут к возникновению нового вида, как и не каждая изоляция ведет к окончательному репродуктивному разобщению популяций.

Изолирующие механизмы в эволюции

Внутри одного вида особи существуют группами – популяциями. Именно популяции как единица микроэволюции служат материалом для образования новых видов, отличных от первородных. Внутри вида между популяциями происходит обмен генетическим материалом в процессе размножения. Что и называется репродуктивной способностью организмов.

Когда по каким–либо причинам этот обмен между популяциями внутри одного вида оказывается ограниченным или совсем невозможным, говорят, что наступила репродуктивная изоляция. Определение данного эволюционного механизма сводится к тому, что особи разных популяций не могут давать потомство.

История появления нового вида – это цепочка различных типов репродуктивной изоляции, сменяющих или накладывающихся друг на друга, делая разделение популяций необратимым.

Изоляция репродуктивная: классификация

Существует несколько концепций в классификации разновидностей изоляции популяций. Различные критерии, взятые за основной признак, придают некоторую запутанность данному вопросу.

Примем за основу, что изоляция репродуктивная как постоянное ограничение панмиксии (свободное скрещивание) – это последний этап, завершающий видообразование. Сторонниками такого взгляда на изоляцию видообразующую были известные биологи-эволюционисты Ф. Г. Добржанский(1900-1975 гг.) и Э.

Майр (1904-2005 гг.). Механизмы репродуктивной изоляции при таком подходе разделятся на три группы:

пространственное разделение (географическое);
экологическая изоляция (механизмы среды);
собственно репродуктивный механизм, включающий докопуляциоинные (до образования зиготы) и послекопуляционные (спаривание происходит, но яйцеклетка либо не оплодотворяется, либо погибает, или же гибриды стерильны) преграды.

При любом механизме достигается ограничение панмиксии: полное или частичное. Вкратце в каждой группе рассмотрим формы репродуктивной изоляции. Примеры, иллюстрирующие их, помогут понять суть той или иной формы.

Пространственные механизмы изоляции популяций

Механизм изоляции связан с различными изменениями ландшафта (возникновение преграды в виде горных хребтов или рек) или при расселении вида на обширных территориях. При нарушении потока генов между разделенными популяциями наступает изоляция репродуктивная.

Самым известным примером такого явления с образованием новых видов можно считать островные виды вьюнков Галапагосских островов, которые стали одним из примеров для работы Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора».

Или пример голубой сороки, одна популяция которой проживает в Китае, а другая — в Испании.

Причины репродуктивной изоляции такого типа связаны с различием условий размножения популяций одного вида, живущих симметрично, то есть на одной территории. Например, сезоны размножения или цветения не совпадают. На Калифорнийском побережье симметрично существует два вида сосен: у одного вида пыльца осыпается в феврале, а у другого — в апреле.

Сезонная экологическая изоляция стала для них репродуктивной. Пример изоляции репродуктивной, но возникшей вследствие разных кормовых баз, демонстрируют три вида тюленей Антарктики, произошедших от одного филогенетического предка. Тюлень Ведделя питается только рыбой, морской леопард – пингвинами и тюленями, а тюлень Росса – головоногими моллюсками.

Докопуляционные формы репродуктивной изоляции

Механическая изоляция – безрезультативность спаривания, вызванная различным строением репродуктивных или копулятивных органов. Например, разные виды шалфея имеют различную форму цветка и опыляются другими пчелами. Такая же корреляция между орхидеями и колибри. Межвидовое спаривание мушек дрозофил приводит к травмам или даже смерти партнера.

Этологическая изоляция – не спаривание из-за различий в сексуальном поведении (в ухаживании, пении, танцах, свечении или же разности феромонов).

Например, близкородственные виды светлячков при приглашении самки для спаривания по-разному мигают (с разной частотой и длительностью).

Также можно упомянуть в этом контексте видоспецифические песни у воробьев и лягушек. А о брачных ритуалах птиц знают все.

Гаметическая изоляция – отсутствие взаимодействия гамет или гибель гамет. Существование такого типа изоляции доказано экспериментально. Например, два вида морских ежей с наружным оплодотворением скрещивали американские генетики Дени и Браше. Яйцеклетка оплодотворялась, но зародыш погибал на ранних стадиях гаструляции.

Послекопуляционные формы репродуктивной изоляции

Имеется в виду нежизнеспособность оплодотворенной яйцеклетки и гибель зародыша на ранних стадиях онтогенеза. Или гибель рожденного детеныша (или особи) до достижения половой зрелости. Очень близкое понятие к гаметической изоляции.

Стерильность гибридных особей

У большинства животных выжившие межвидовые гибриды стерильны, то есть не способны давать потомство. Исключением могут быть полустерильные гибриды. Механизм данного явления довольно сложен, основывается на генных, хромосомных или цитологических причинах. Приведем лишь примеры межвидовых гибридов, которые всем известны.

Гибрид осла и кобылы – мул. Он крупнее осла и меньше лошади, кроме того, животных проще содержать. Гибриды близкородственных подвидов собаки и волка (волкособ, полуволк) обладают более развитым чутьем и выносливостью, чем обычные собаки.

Многие из аквариумных рыбок – гибридные формы (красочные аулонокары). Они красивы, крупнее родительских форм, но при покупке стоит уточнять происхождение рыбок, иначе не дождетесь потомства.

Всем известно, что семена культурных растений (помидоры, огурцы), помеченные символом F-1, — это гибридные формы. Плоды этих растений не оставляют на семена.

Источник: https://FB.ru/article/312659/izolyatsiya-reproduktivnaya-opredelenie-prichinyi-formyi-reproduktivnoy-izolyatsii-primeryi

Изоляция репродуктивная: классификация

Майр (1904-2005 гг.). Механизмы репродуктивной изоляции при таком подходе разделятся на три группы:

пространственное разделение (географическое);
экологическая изоляция (механизмы среды);
собственно репродуктивный механизм, включающий докопуляциоинные (до образования зиготы) и послекопуляционные (спаривание происходит, но яйцеклетка либо не оплодотворяется, либо погибает, или же гибриды стерильны) преграды.

Экологические механизмы изоляции

Причины репродуктивной изоляции такого типа связаны с различием условий размножения популяций одного вида, живущих симметрично, то есть на одной территории. Например, сезоны размножения или цветения не совпадают. На Калифорнийском побережье симметрично существует два вида сосен: у одного вида пыльца осыпается в феврале, а у другого — в апреле.

Послекопуляционные формы репродуктивной изоляции

Механизмы и последствия репродуктивной изоляции (с примерами) / биология

репродуктивная изоляция или репродуктивная изоляция охватывает различные механизмы, которые приводят к бесплодию между двумя группами людей. Другими словами, скрещивание двух репродуктивно изолированных видов не дает потомства, или потомство не является жизнеспособным.

Выделение может происходить до формирования зиготы, потому что популяции не разделяют места обитания, потому что у них разные предпочтения или потому что их репродуктивные органы несовместимы; или после его образования, где зигота может умереть или развиться у стерильного человека.

Процесс видообразования — образование новых видов — обычно делится на три последовательных этапа: сначала происходит этап изоляции популяций, затем происходит расхождение определенных признаков или признаков и, наконец, происходит репродуктивная изоляция..

Как только поток генов между этими двумя популяциями устранен, происходит эволюционная изоляция.

индекс

1 Наборы репродуктивной изоляции
- 1.1 Временные презиготные барьеры
- 1.2 Этологические презотистические барьеры
- 1.3 Механические презиготные барьеры
- 1.4 Презиготические барьеры при дифференциации среды обитания
- 1.5 Постзиготические барьеры: гибель, гибкость и гибкость гибридов
2 Роль отбора и дрейфа генов
- 2.1 Ген или дрейф генов
- 2.2 Естественный отбор
- 2.3 Половой отбор
3 последствия
4 Ссылки

Механизмы репродуктивной изоляции

В зависимости от того, когда действуют барьеры репродуктивной изоляции, их можно классифицировать как презиготические и постзиготические. Первый акт до формирования зиготы.

К презиготным барьерам относится любое событие, которое позволяет избежать совокупления между двумя видами, будь то временная изоляция, изоляция по среде обитания или дифференциация ресурсов, а также изоляция по поведенческому или этологическому признакам..

В эту категорию входят также физиологическая или механическая несовместимость половых органов видов, которые пытаются размножаться.

Напротив, постзиготические барьеры охватывают все события, которые препятствуют развитию нормальной жизни гибридных зигот, поскольку они имеют низкий биологический или фитнес.

Временные презиготические барьеры

Пример временной изоляции встречается у насекомых рода magicicada. В этих цикадах есть вид с жизненным циклом 13 лет и другой вид, чей цикл продолжается до 17 лет..

Имаго вида появляются из земли каждые 13 или 17 лет, в зависимости от вида. Поскольку нет временной синхронизации, нет никакой возможности спаривания между обоими видами.

Этологические презотистические барьеры

Именно в этом же жанре присутствует презиготическая изоляция этологического типа. Звук, издаваемый каждым видом, уникален для него и не может быть распознан другими.

Даже если случится встреча двух людей разного пола, они не будут признаны потенциальными сексуальными партнерами..

Механические презиготные барьеры

Механическая изоляция происходит из-за несовместимости между гениталиями. Половые органы напоминают механизм блокировки клавиш, где они должны идеально подходить. Если они не подходят, копуляция не удалась.

Презиготические барьеры путем дифференциации местообитаний

Этот тип барьера возникает, когда два вида проявляют заметное предпочтение определенного ресурса. Барьер усиливается, когда в указанной зоне происходят события совокупления.

Например, саламандры рода Ambystoma у них есть члены, которые размножаются в прудах, и они не скрещиваются с особями, которые размножаются в ручьях.

Постзиготические барьеры: гибель, гибкость и гибкость гибридов

Если какой-либо из предыдущих презиготических барьеров выходит из строя, гибрид может страдать от последствий репродуктивной изоляции.

Продукт зигот скрещивания двух разных видов известен как гибриды, и они могут не развиваться и не погибать в течение своей жизни..

Роль отбора и дрейфа генов

С точки зрения генетики, барьеры для размножения могут быть основаны на: генетической дивергенции, цитоплазматической несовместимости или цитологической дивергенции.

Для развития репродуктивных барьеров должны присутствовать следующие силы: естественный отбор и дрейф генов. Они действуют, когда поток генов был уменьшен в двух популяциях одного вида.

Гены или дрейф генов

Генный дрейф — это эволюционная сила, которая случайным образом устанавливает определенные аллели, в то время как другие — по тем же стохастическим причинам — исчезают из популяции. Этот механизм имеет более выраженные эффекты при работе в небольших популяциях (с небольшим количеством людей).

Когда две популяции изолированы, дрейф генов действует по-разному: во-первых, «часть» популяции, которая остается изолированной, является неслучайной выборкой, то есть аллели не представлены в равной пропорции. Затем фиксация и случайная потеря аллелей усиливают расхождение между популяциями..

Естественный отбор

Для продолжения процесса видообразования необходимо, чтобы между изучаемыми популяциями были очень выраженные генетические различия. Естественный отбор оказывает важное влияние на развитие этого расхождения, если население занимает новую среду.

Классическим примером, иллюстрирующим роль естественного отбора, является видообразование мух яблони и терновника. Население разделяется, так как выбор влияет на их предпочтения при выборе пищи.

Этот вид выполняет почти все этапы своего жизненного цикла рядом с деревом, из которого он питается. Поэтому группа исследователей задалась вопросом, относятся ли мухи, паразитирующие на яблонях, к одной и той же популяции терновых мух.

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи применили метод, называемый «электрофорез белка», и смогли сделать вывод, что между мухами, живущими на разных деревьях, были статистически значимые различия..

Это происходит потому, что мухи демонстрируют важное предпочтение своего вида фруктов. Кроме того, спаривание происходит в дереве, предотвращая приток генов с популяцией других плодов..

Половой отбор

Половой отбор относится к персонажам, вовлеченным в процесс получения партнера. Способ или ключевые элементы, которые индивид использует для выбора своего партнера, по-видимому, являются ключевыми для дифференциации между популяциями и функционирования в качестве барьера..

Песни у амфибий являются обязательной характеристикой для выбора пары, а у некоторых видов частота песни действует как репродуктивный барьер. В равной степени окраска играет фундаментальную роль в репродуктивной изоляции определенных видов рыб..

воздействие

Следствием репродуктивной изоляции является видообразование — образование новых видов. Барьеры репродуктивной изоляции возникают после разделения двух популяций, и они развиваются в результате естественного отбора или дрейфа генов..

В свою очередь, следствием видообразования является огромное разнообразие в различных линиях живых организмов. В таксонах, которые обладают половым размножением, каждая ветвь его филогенетического дерева представляет событие видообразования, где каждая популяция была репродуктивно изолирована.

Таким образом, видообразование рассматривается как мост между микроэволюцией и макроэволюцией.

ссылки

Фриман, С. & Херрон, Дж. С. (2002). Эволюционный анализ. Прентис Холл
Футуйма, Д.Дж. (2005). эволюция . Sinauer.
Галлардо, М. Х. (2011). Эволюция. Жизненный путь. Редакция Панамерикана Медикал.
Hickman, C.P., Roberts, L.S., Larson, A., Ober, W.C., & Garrison, C. (2001). Интегрированные принципы зоологии. McGraw-Hill.
Ридли, М. (2004) Эволюция. Третье издание. Издательство Blackwell.
Солер М. (2002). Эволюция: основа биологии. Южный Проект.

Источник: https://ru.thpanorama.com/articles/biologa/aislamiento-reproductivo-mecanismos-y-consecuencias-con-ejemplos.html