Основные способы видообразования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  способы видообразования. 

Введение

 

 

Проблема  видообразования принципиально  была решена Ч.Дарвином на основе его  концепции дивергенции. Дивергенция - (от позднелатинского – расхождение; в биологии, расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции), происходит под влиянием естественного отбора, действующих в условиях острой внутри видовой конкуренции в пользу вариантов наиболее уклонившихся от исходной формы. Согласно современным представлениям видообразование происходит под контролем дизруптивного отбора (от лат. disruptus-разорванный; разрывающий отбор, одна из форм естественного отбора в популяции, приводящая к появлению двух или нескольких новых форм из одной исходной) и не требует обострённой внутривидовой конкуренции как обязательного условия. Но прежде чем подробнее рассмотреть видообразование и его способы, следует дать определения ключевым словам.

 

ВИД - (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов, качественный этап эволюции жизни.

 

ВИДООБРАЗОВАНИЕ — это процесс возникновения новых видов, изменения старых видов и появление новых в результате накопления новых признаков. Видообразование происходит на микроэволюционном уровне.

При этом имеет  место процесс превращения генетически  открытых систем (популяций и групп  популяций) в генетически закрытые — устойчивые системы (виды).

 

ПОПУЛЯЦИЯ – (от лат. populatio-население) совокупность особей одного вида, длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Из учения Ч. Дарвина о происхождении видов  и всего последующего развития биологических  наук неизбежно следует, что виды изменяются во времени, приобретая новые  признаки и свойства, и дифференцируются так, что из одного вида образуются два или больше новых. Ведущим  и единственным направляющим фактором видообразование является естественный отбор (процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками).

Существуют  разнообразные теории, объясняющие  механизмы видообразования, ни одна из которых не считается общепризнанной и полностью доказанной. Одна из причин этого — сложность эмпирической проверки из-за долговременности изучаемого процесса.

Согласно  синтетической теории эволюции (СТЭ), основой для видообразования  является наследственная изменчивость организмов, ведущий фактор — естественный отбор. В СТЭ выделяют два основных способа видообразования: географическое, или аллопатрическое, и экологическое, или симпатрическое, основные этапы этих способов изображены в Приложение.

 

 

 

 

 

Основные способы  видообразования.

 

 

1. Аллопатрическое (географическое) видообразование.

Аллопатрическое видообразование происходит в том случае, когда нарождающиеся виды оказываются пространственно разобщенными, отделенными друг от друга и от исходного вида труднопреодолимыми географическими барьерами.

Это географическое видообразование, образование новых видов из географических популяций. Греческое слово "аллос" означает "чужой", а "патрис" - "родина". Дарвин уделял внимание географической изоляции, географическим расам, подвидам. Но теория географического видообразования создана К. Джорданом, Б. Реншем, Ф. Добжанским, Э. Майром. Это видообразование есть результат пространственной изоляции, значение которой первым подчеркнул М. Вагенер.

Предполагается, что схема последовательности событий  при географическом видообразовании  такова. Вид имеет обширный ареал. Вследствие неоднородности условий  существования в разных районах  ареала возникает генетическая неоднородность этого вида. Происходит географическая дифференцировка родоначального вида на географические популяции — популяции, населяющие территорию с географически однородными условиями существования. Изначально целостный ареал вида в какой-то момент, в силу внешних по отношению к данному виду причин, распадается. Исторически возникшие географические причины (изменение климата, появление гор, проливов, ледников, хребтов, рек, хозяйственная деятельность человека и т. д.) вызывают географическую изоляцию части или частей вида. Изолированные популяции после этого эволюируют независимо. В каждой изолированной географической популяции направление отбора будет иное, чем в остальных — сестринских популяциях.

С течением времени микроэволюционные процессы приводят к значительным изменениям генофонда и фенотипического  состава этих популяций. Между разобщенными географическими расами развивается  репродуктивная изоляция (т.е. нескрещиваемость в природных условиях). В зависимости от степени репродуктивной изоляции формируются подвиды, а затем — аллопатрические виды. Первичный родительский ареал распадается на ареалы дочерних видов. С течением времени, при исчезновении преград, целостность ареала может восстановиться. Дочерние виды в этом случае могут или гибридизироваться (в случае недостаточной генетической дифференциации), или они станут симпатрическими видами.

Две популяции  одного вида, обитающие на разных краях  его ареала, могут отличаться друг от друга по морфологии, физиологии, поведению столь же значительно, как и разные родственные виды.

Классическим примером аллопатрического видообразования могут послужить вьюрки на Галапагосских островах, описанные впервые Ч. Дарвином. Молекулярный анализ их ДНК показывает, что при всем удивительном морфологическом многообразии видов Дарвиновых вьюрков, все они являются потомками одного единственного континентального вида. Его представители попали на Галапагоссы несколько миллионов лет назад и дали начало четырем основным линиям. Молекулярные часы эволюции позволяют установить последовательность их дивергенции. Наиболее древняя из них - линия насекомоядных вьюрков. Позднее выделилась линия вьюрков – вегетарианцев, которые питаются лепестками цветов, почками и плодами. Затем от этой линии выделилось еще две, с более мощными клювами. Древесные вьюрки использовали их для извлечения насекомых из стволов деревьев, а наземные для питания твердыми семенами. Образование разных видов вьюрков происходило на разных островах и шло, таким образом, по пути аллопатрического видообразования.

Большинство ученых сходятся во мнении, что аллопатрическое видообразование было основной причиной возникновения множества видов животных и растений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Симпатрическое (экологическое) видообразование.

В особых случаях  репродуктивная изоляция может возникнуть между определенными особями  и всей остальной популяцией в  пределах одной территории. Такой способ видообразования называют симпатрическим.

Симпатрическое видообразование (от греч. syn - вместе и patris - родина) - способ видообразования в процессе эволюции, при котором новые виды организмов происходят от родственных групп с сильно перекрывающимися или совпадающими ареалами, т. е. отсутствует географическая изоляция. Симпатрическое видообразование возможно в случаях, когда 2 формы, сосуществуя в пределах общего ареала или его части, не смешиваются.

Экологическое видообразование cвязано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящиеся группы формируют новые виды. Симпатрическое видообразование может протекать несколькими способами. Один из них — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации. Известны группы близких видов, обычно растений, с кратным числом хромосом. Другой способ симпатрического видообразования — гибридизация с последующим удвоением числа хромосом. Сейчас известно немало видов, гибридогенное происхождение и характер генома которых может считаться экспериментально доказанным. Третий способ симпатрического видообразования — возникновение репродуктивной изоляции особей внутри первоначально единой популяции в результате фрагментации или слияния хромосом и других хромосомных перестроек. Этот способ распространён как у растений, так и у животных. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.

1.Симпатрическое  видообразование на основе полиплоидизации: Это процесс возникновения нового вида вследствие кратного увеличения хромосомного набора, который называется эуполиплоидия, или автополиплоидия. При эуполиплоидии происходит дупликация всего хромосомного набора. Это порождает у некоторых видов ряд полиплоидов. Полиплоидия хорошо совмещается с гермафродитным способом размножения. Так как большинство высших растений гермафродиты, то среди них много — около 50 % - полиплоидов. У животных полиплоидия встречается значительно реже, чем у растений. Полиплоидия обнаружена у иглокожих, членистоногих, аннелид, плоских червей, у ящериц. Полиплоиды имеют преимущества в борьбе за существование, так как они более морозостойкие, засухоустойчивые, имеют большую иммунность. Именно поэтому в суровых условиях количество полиплоидов увеличивается

2.Симпатрическое видообразование на основе гибридизации: это образование новых видов путем межвидового скрещивания и последующего удвоения гибридного хромосомного набора. Межвидовая гибридизация имеет почти непреодолимые препятствия в форме биологической изоляции. Спонтанные природные межвидовые гибриды обычно бесплодны вследствие различий в числе, в структуре хромосом, невозможности конъюгации их в мейозе ввиду отсутствия гомологичных хромосом, неправильного расхождения их. Эти несоответствия нарушают также процесс оплодотворения, митотическое деление в процессе дробления.

Но если гибридизация будет сопровождаться удвоением  гибридного кариотипа - полиплоидией, эти трудности становятся преодолимыми. Явление удвоения гибридного кариотипа  называется аллополиплоидией. Поэтому гибридное видообразование называют также аллополиплоидным. При аллополиплоидии каждая хромосома гибридного кариотипа будет иметь своего гомолога.

Природные спонтанные аллополиплоиды — это новые виды, а иногда и роды. Они фертильны, но с родителями не скрещиваются, так как между аллополиплоидом и его диплоидными родителями существует преграда в виде несоответствия числа хромосом (хромосомная стерильность).

3.Симпатрическое  видообразование на основе хромосомных  перестроек: основанное на процессах фиксации крупных хромосомных мутаций, обеспечивающих репродуктивную изоляцию потомков от родительской формы. Это возникновение новых видов путем преобразования кариотипа, изменения строения хромосом. Дивергенция происходит вследствие преобразования одноплечих хромосом вдвуплечие путем робертсоновских слияний. Следовательно, хромосомные перестройки могут служить эффективным механизмом репродуктивной изоляции и вести к видообразованию. И что самое приятное, таким путем видообразование может происходить достаточно быстро.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

 

Видообразование - основное явление эволюции. Образование  нового вида является фундаментом процесса эволюции и ее узловым пунктом, в том смысле, что вся эволюция может быть представлена как совокупность видообразовательных процессов. Основа всех способов видообразования — движущие силы эволюции. Географическое видообразование связано с расширением ареала вида и возникновением изолированных популяций. Экологическое видообразование связано с заселением особей вида разные экологические условия, что также ведет к биологической изоляции. В природе существует множество примеров и того и другого способа видообразования. Вместе с тем, теоретических и практических претензий к обоим типам у учёных тоже хватает. Как я уже упоминал в введении сложность состоит в эмпирической проверки из-за долговременности изучаемого процесса.