Co to jest gatunek?

Przegląd

Gatunek to grupa organizmów, które krzyżują się i produkują płodne potomstwo. Zazwyczaj osobniki tego samego gatunku wydają się podobne i mają wspólne cechy ze względu na bardzo podobne genomy. Jednak nie wszystkie organizmy, które wyglądają podobnie, należą do tego samego gatunku. Różne mechanizmy utrzymują większość gatunków w odrębności. Podczas gdy niektóre mechanizmy zapobiegają zachowaniom reprodukcyjnym i zapłodnieniu (izolacja przedzygotyczna), inne uniemożliwiają produkcję płodnego potomstwa po kryciu (izolacja postzygotyczna).

Wygląd gatunku

Chociaż osobniki jednego gatunku zazwyczaj wyglądają bardzo podobnie, różnice w ubarwieniu lub morfologii nie są rzadkością. Na przykład jaszczurka ścienna, Podarcis muralis, ma sześć różnych morfów, które różnią się kolorem gardła i podbrzusza.

I odwrotnie, motyle monarchy i wicekróla to dwa genetycznie odrębne gatunki, które wydają się podobne, zamieszkują wspólne siedliska i oba są niesmaczne dla drapieżników. Jest to strategia ewolucyjna znana jako mimikra Müllera – gatunki dzielą się sygnałami ostrzegawczymi, takimi jak jaskrawopomarańczowy i wygląd, aby skuteczniej edukować pospolite drapieżniki na temat ich toksyczności.

Izolacja przedzygotyczna

Zjawiska, które uniemożliwiają kojarzenie się lub zapłodnienie, określa się mianem mechanizmów izolacji przedzygotycznej. Izolacja geograficzna i izolacja ekologiczna to dwa przykłady barier środowiskowych. W przypadku izolacji geograficznej dwa gatunki ptaków mogą żyć w różnych lasach po obu stronach nieprzebytego pasma górskiego; Izolacja ekologiczna może polegać na tym, że jeden gatunek owadów żyje wyłącznie w koronach drzew, podczas gdy inny zamieszkuje glebę.

Mogą również istnieć powody behawioralne, dla których gatunek pozostaje odizolowany. Przykładami są różnice w rytuałach godowych lub komunikacji, takie jak rajskie ptaki, gdzie samce różnych gatunków mają nowatorskie tańce, aby przyciągnąć samice tego samego gatunku. W izolacji czasowej gatunki są trzymane z dala od siebie ze względu na różne pory codziennych zajęć lub sezonów lęgowych. Na przykład czerwononoga żaba Rana aurora ma sezon lęgowy od stycznia do marca, ale jej bliska krewna, żaba żółtonoga, Rana boylii, rozmnaża się od końca marca do maja.

Cechy fizyczne różnych gatunków mogą izolować je pre-zygotycznie. Owady mogą wykazywać szereg różnych morfologii narządów płciowych, co oznacza, że mogą fizycznie kojarzyć się tylko z członkami swojego gatunku – określa się to jako izolację mechaniczną. Wreszcie, zapobieganie fuzji gamet jest często ostatnią barierą przedzygotyczną, która może być kontrolowana przez takie mechanizmy, jak zapobieganie wzrostowi łagiewki pyłkowej u roślin lub niezdolność do fizycznego połączenia się lub penetracji zewnętrznych warstw komórki jajowej.

Izolacja pozygotyczna

Kiedy osobniki różnych gatunków przezwyciężają izolację przedzygotyczną, izolacja postzygotyczna może uniemożliwić potomstwu przetrwanie lub rozmnażanie się. W niektórych przypadkach może powstać zygota, ale zarodek nie jest zdolny do życia z powodu niezgodnego materiału genetycznego i w ten sposób umiera. Nazywa się to nieopłacalnością hybrydową.

Jednak niektóre zarodki hybrydowe mogą przeżyć, aby osiągnąć płodność. Na przykład konie i osły mogą być krzyżowane, aby uzyskać osłomuły lub. Ale ponieważ konie i osły mają różną liczbę chromosomów (odpowiednio 64 i 62), ich hybrydowe potomstwo ma nieparzystą liczbę chromosomów (63), których nie można równo podzielić na gamety, co sprawia, że hybrydy stają się bezpłodne. Ta bariera post-zygotyczna jest również obserwowana w krzyżówkach zebr z końmi lub osłami.

W przypadkach, gdy hybrydy mogą przetrwać do dorosłości i kopulować, czynniki niegenetyczne mogą uniemożliwić prokreację. Hybrydy siostrzanych gatunków Drosophila pavani i D. gaucha wytwarzają żywotne gamety. Jednak hybrydy nie są w stanie stworzyć potomstwa: plemniki mieszańców płci męskiej nie mogą przetrwać w żeńskich receptorach nasienia żadnego gatunku rodzicielskiego lub innej hybrydy, ani plemniki żadnej linii rodzicielskiej nie są w stanie przetrwać w hybrydowej samicy.

Inne przypadki czynników post-zygotycznych mogą wpływać na żywotność hybryd. Genomy hybrydowe zawierają materiał z dwóch naprawdę różnych gatunków i dlatego mogą zawierać różne geny i chromosomy, które nie działają harmonijnie u potomstwa, co skutkuje oczywistymi kosztami przystosowania. W niektórych przypadkach wyjątkiem są rośliny. Ogólnie rzecz biorąc, mechanizmy izolacji przed i po zygocie powodują, że większość gatunków pozostaje odrębna.