Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

30.1: 什么是物种?
目录

 

文字本

30.1: 什么是物种?

概观

物种是一组透过杂交而产生肥沃后代的生物。通常,由于其高度相似的基因组,相同物种的个体看起来相似并且具有共同的特征。然而,并非所有看起来相似的生物都是同一物种的成员。各种机制的存在使大多数物种不连续。虽然有些机制会阻止繁殖行为和受精(合子前隔离),但其他机制会在交配发生后阻止可育后代的产生(合子后隔离)。

一个物种的出现

虽然单个物种的个体看起来非常相似,但颜色或形态的变化并不罕见。例如,普通壁蜥有六种不同的形态,它们的喉咙和下腹的颜色不同。

相反,帝王蝶和总督蝶是两种基因不同的蝴蝶,它们看起来很相似,栖息在共同的栖息地,都是捕食者不喜欢的。这是一种进化策略,被称为米勒模仿,物种分享警告信号,如明亮的橙色和黑色的外观,以更有效地教育普通的捕食者。

合子前分离

阻止交配或受精发生的现象称为合子前分离机制。地理隔离和生态隔离是环境障碍的两个例子。在地理隔离的情况下,两种鸟类可能生活在无法通行的山脉两侧的不同森林中;生态隔离可能是一种昆虫只生活在树梢,另一种则栖息在土壤中。

也可能有行为上的原因,一个物种仍然是孤立的。例如,在交配仪式或交流上的差异,比如天堂鸟,不同物种的雄性会有新颖的舞蹈来吸引雌性同类。在暂时的隔离中,物种被日常生活的不同时间或繁殖季节分开。例如,红腿蛙的繁殖季节为1月至3月,但其近亲黄腿蛙的繁殖季节为3月下旬至5月。

不同物种的生理特性可能在合子前分离出它们。昆虫可以表现出一系列不同的生殖形态,这意味着它们只能与本物种的成员进行物理交配,即所谓的机械隔离。最后,防止配子融合通常是最后一个预合子屏障,这可能是由防止植物花粉管生长或不能与卵细胞的外层物理融合或渗透等机制控制的。

合子后分离

当不同物种的个体克服合子前分离时,合子后分离可以阻止产生的后代存活或繁殖。在某些情况下,合子可能会形成,但由于不相容的遗传物质,胚胎不能存活,因此死亡。这被称为混合不可侵犯性。

然而,一些杂交胚胎可能存活下来达到生育能力。例如,马和驴子可以杂交来生产小毛驴或骡子。但由于马和驴的染色体数目不同(分别为64和62),它们的杂交后代的染色体数目为奇数(63),不能平等地归类为配子,导致杂种不育。在斑马与马或驴的杂交中也观察到这种后合子屏障。

在杂种可以存活到成年并交配的情况下,非遗传因素可以阻止生殖。姊妹种果蝇和高茶果蝇的杂交产生了有活力的配子。然而,杂交种不能产生后代:杂交雄性的精子不能在任何一个亲本或另一个杂交种的雌性精子受体中存活,任何一个亲本的精子也不能在杂交雌性中存活。

其他的受精后因素可能会影响杂交后代的生存能力。杂交基因组包含来自两个真正不同物种的物质,因此,可以隐藏不同的基因和染色体,而这些基因和染色体在后代中的行为并不协调,从而导致明显的适应成本。在某些情况下,植物是个例外。总的来说,合子前和合子后的分离机制导致大多数物种保持不同。


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter