30.1: Что такое виды?

Обзор

Вид – это группа организмов, которые скрещиваются и производят плодовитое потомство. Как правило, особи одного и того же вида кажутся похожими и имеют общие характеристики из-за их очень схожих геномов. Однако не все похожие организмы принадлежат к одному виду. Различные механизмы сохраняют дискретность большинства видов. В то время как одни механизмы предотвращают репродуктивное поведение и оплодотворение (презиготическая изоляция), другие предотвращают создание фертильного потомства после спаривания (постзиготическая изоляция).

Внешний облик вида

Хотя особи одного вида обычно выглядят очень похоже, различия в окраске или морфологии не редкость. Например, обычная настенная ящерица Podarcis muralis имеет шесть различных морфов, которые различаются цветом их горла и нижней части живота.

И наоборот, бабочки-монарх и наместник – два генетически разных вида, которые кажутся похожими, населяют общие места обитания и оба неприятны для хищников. Это эволюционная стратегия, известная как мимикрия Мюллериана – виды разделяют предупреждающие сигналы, такие как их ярко-оранжевый и черный вид, чтобы более эффективно обучать обычных хищников их токсичности.

Предзиготическая изоляция

Явления, препятствующие спариванию или оплодотворению, называются механизмами презиготической изоляции. Географическая изоляция и экологическая изоляция – два примера экологических барьеров. В случае географической изоляции два вида птиц могут жить в разных лесах по обе стороны непроходимой горной цепи; экологическая изоляция может заключаться в том, что один вид насекомых обитает исключительно на верхушках деревьев, а другой – в почве.

Также могут быть поведенческие причины, по которым вид остается изолированным. Примерами являются различия в брачных ритуалах или общении, как у райских птиц, когда самцы разных видов исполняют новые танцы для привлечения особей самок. В условиях временной изоляции виды разобщены из-за разного времени распорядка дня или сезонов размножения. Например, у красноногой лягушки Rana aurora сезон размножения с января по март, но ее ближайшая родственница, желтоногая лягушка, Rana boylii , размножается с конца марта. до мая.

Физические характеристики разных видов могут изолировать их по зиготическому признаку. Насекомые могут обладать множеством различных морфологий половых органов, что означает, что они могут физически спариваться только с представителями своего вида – это называется механической изоляцией. Наконец, предотвращение слияния гамет часто является последним презиготическим барьером, которым можно управлять с помощью таких механизмов, как предотвращение роста пыльцевых трубок у растений или неспособность физически слиться с внешними слоями яйцеклетки или проникнуть через них.

Постзиготическая изоляция

Когда особи разных видов преодолевают презиготическую изоляцию, постзиготическая изоляция может препятствовать выживанию или размножению полученного потомства. В некоторых случаях может образоваться зигота, но эмбрион становится нежизнеспособным из-за несовместимого генетического материала и, таким образом, умирает. Это называется гибридной неуязвимостью.

Однако некоторые гибридные эмбрионы могут выжить и достичь фертильности. Например, лошадей и ослов можно скрещивать, чтобы получить лошаков или мулов. Но поскольку лошади и ослы имеют разное количество хромосом (64 и 62 соответственно), их гибридное потомство имеет нечетное количество хромосом (63), которые не могут быть разделены на гаметы одинаково, что делает гибриды бесплодными. Этот постзиготический барьер также наблюдается при скрещивании зебр и лошадей или ослов.

В случаях, когда гибриды могут дожить до взрослой жизни и совокупляться, негенетические факторы могут препятствовать деторождению. Гибриды сестринских видов Drosophila pavani и D. гауча производят жизнеспособные гаметы. Однако гибриды не могут создавать потомство: сперма гибридных самцов не может выжить в рецепторах женской спермы ни одного родительского вида, ни другого гибрида, а сперма любой родительской линии не может выжить в гибридной самке.

Другие случаи постзиготических факторов могут повлиять на жизнеспособность гибридов. Гибридные геномы содержат материал двух действительно разных видов и, следовательно, могут нести разные гены и хромосомы, которые не действуют гармонично в потомстве, что приводит к очевидным затратам на приспособленность. В некоторых случаях растения являются исключением. В целом, механизмы пре- и постзиготической изоляции заставляют большинство видов оставаться разными.