С репродуктивной изоляции популяций одного вида начинается, ею продолжается и изоляцией полной заканчивается, образование новых видов любых организмов на нашей планете. Репродуктивная изоляция – это альфа и омега эволюции жизни на Земле.
Теория изоляции
Для панмиктических растений и животных (тех, кто размножается половым путем) понятие "вид" объединяет совокупность организмов, сходных по многим признакам, живущих на определенной территории и способных к полноценному воспроизводству. Это подразумевает свободное скрещивание и появление плодовитого потомства. Репродуктивная изоляция - это полное или частичное ограничение свободного скрещивания. Так же под изоляцией, связанной с процессами размножения, понимают и воспроизведение стерильного гибридного потомства.
Классификация изоляции в биологии
Сегодня разные ученые – эволюционисты предлагают различные системы классификации видов, форм и механизмов биологической изоляции. Существуют системы, берущие в основу временной фактор или полноту возникшего не скрещивания. Возьмем за основу наиболее распространенный принцип систематизации знаний об изоляции, предложенный известным биологом - эволюционистом Ф. Г. Добржанским (1900-1975).
Все виды изоляции различаются по механизму их возникновения:
- географическая изоляция популяций;
- экологическая;
- собственно биологическая.
Рассмотрим более подробно формы репродуктивной изоляции.
Географическое ограничение
Географическая репродуктивная изоляция - это ограничения в свободном скрещивании организмов, вызванные изменениями геологической природы (появление горных преград, изменения русла рек) или расселением вида на большие территории. В этом случае происходит обобщение группы организмов, замыкание дрейфа и обмена генами внутри обособленной группы. Наиболее известный пример – галапагосские вьюрки, разные виды которых характерны для каждого острова. Именно эти птицы натолкнули Чарльза Дарвина на написание его труда «Происхождение видов путем естественного отбора».
Изоляция средой и условиями обитания
Именно факторы среды лежат в основе экологической репродуктивной изоляции популяций одного вида, существующих на одной территории. Такими факторами может быть несовпадение времени размножения или кормовых особенностей особей. Некоторые ученые считают, что данная форма не есть репродуктивная изоляция. Это частичное ограничение, не приводящее к невозможности скрещивания. И хотя, мнения ученых расходятся, примеры в природе существуют. На побережье Арктики живет три вида тюленей. Все они произошли от единого филогенетического предка. Но тюлени Росса питаются исключительно головоногими моллюсками, морские леопарды – жестокие охотники на пингвинов и других тюленей, а тюлень Витта ест только рыбу. И они не скрещиваются между собой, хотя и очень похожи внешне.
Собственно репродуктивная изоляция
Собственно репродуктивная изоляция – это та форма, которая непосредственно привязана к особенностям репродуктивного процесса. И тут выделяют докопуляционный и послекопуляционный механизмы, препятствующие в воспроизведении себе подобных.
Некоторые ученые называют все виды изоляций биологическими или репродуктивными и включают механизмы географической и экологической изоляции в группу докопулятивной репродуктивной изоляции.
Докопуляционнные механизмы
Это механизмы изоляции, связанные с невозможностью спаривания. Выделяют три формы:
- Этологичекая, связанная с особенностями сексуального поведения репродуктивная изоляция. Примеры: ритуальное брачное поведение птиц, разная ритмичность миганий у светлячков, характер и тембр брачных звуков у лягушек, различие в феромонах (вещества химической коммуникации) крупных кошек.
- Механическая изоляция связана с различиями в строении органов размножения. Например, различия в строении цветка орхидей приводят к возможности их опыления конкретным видом колибри. То же характерно и для разных видов знакомого всем шалфея. У животных встречается редко. К примеру, у дрозофил спаривание разных видов приводит к травмированию или даже смерти партнера.
- Отсутствие взаимодействия половых клеток (гамет) называют гаметической изоляцией. Доказано экспериментально в лабораториях и зоопарках. В таком случае спаривание происходит, но зигота не оплодотворяется.
Виды послекопулятивной репродуктивной изоляции
Понятие близкое к последнему виду докопулятивной изоляции, но в данном случае зародыш образуется. Однако он либо погибает на первых этапах онтогенеза, либо гибнет до наступления половой зрелости, либо гибридные особи стерильны. Механизм гибели и стерильности гибридов сложный, связан с генными, хромосомными или цитологическими особенностями. Примеры гибридов разных видов известны. Близкородственные гибриды, как исключение, могут быть способными к репродукции. Но тогда в биологии наблюдается явление вырождения гибридных форм – каждое последующее поколение гибридов становится все более ослабленным и постепенно вырождается.
Биологическое значение репродуктивной изоляции
Не все формы изоляции популяций приводят к образованию новых видов. Но первым шагом в видообразовании всегда становится частичная или полная изоляция популяций или группы организмов. С течением времени, когда обмен генным материалом, замкнутым в обособленной группе, накапливает генетические отличия от других групп данного вида, репродуктивная изоляция становится все более значимой и полной. При накоплении достаточного количества отличий в геномах говорят, что образовался новый вид. В биологии не все так просто, иногда выделить группу организмов в новый вид бывает довольно сложно. Тем не менее каждый улов глубоководных тралов приносит исследователям-океанологам представителей, еще не известных современной систематике.
