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30.1: ¿Qué es una especie?
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What is a Species?
 
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TRANSCRIPCIÓN

30.1: What is a Species?

30.1: ¿Qué es una especie?

Overview

A species is a group of organisms that interbreed and produce fertile offspring. Typically, individuals of the same species appear similar and share common characteristics due to their highly similar genomes. However, not all organisms that look alike are members of the same species. Various mechanisms keep most species discrete. While some mechanisms prevent reproductive behavior and fertilization (pre-zygotic isolation), others prevent the production of fertile offspring after mating has occurred (post-zygotic isolation).

The Appearance of a Species

Although individuals of a single species typically look very similar, variation in coloration or morphology is not uncommon. For example, the common wall lizard, Podarcis muralis has six distinct morphs which vary by the color of their throat and underbelly.

Conversely, the monarch and viceroy butterflies are two genetically distinct species that appear similar, inhabit common habitats, and are both unpalatable to predators. This is an evolutionary strategy known as Müllerian mimicry—the species share warning signals, such as their bright orange and black appearance to educate common predators more effectively of their toxicity.

Pre-zygotic Isolation

Phenomena that prevent mating or fertilization from occurring are referred to as pre-zygotic isolation mechanisms. Geographic isolation and ecological isolation are two examples of environmental barriers. In the case of geographic isolation, two bird species might live in different forests on either side of an impassable mountain range; ecological isolation could be one insect species living solely in the treetops while another inhabits the soil.

There may also be behavioral reasons a species remains isolated. Examples are differences in mating rituals or communication, like birds-of-paradise, where males of different species have novel dances to attract female conspecifics. In temporal isolation species are kept apart by different timing of daily routines or breeding seasons. For example, the red-legged frog Rana aurora has a breeding season from January to March, but its close relative the yellow-legged frog, Rana boylii, breeds from late March through May.

The physical characteristics of different species may isolate them pre-zygotically. Insects can display an array of different genital morphologies that means they can only physically mate with members of their species—referred to as mechanical isolation. Finally, prevention of gamete fusion is often the last pre-zygotic barrier which may be controlled by mechanisms like the prevention of pollen tube growth in plants, or an inability to physically fuse with or penetrate the outer layers of an egg cell.

Post-Zygotic Isolation

When individuals of different species overcome pre-zygotic isolation, post-zygotic isolation can prevent the resulting offspring from either surviving or reproducing. In some cases, a zygote may be formed but the embryo is not viable because of incompatible genetic material and thus dies. This is referred to as hybrid inviability.

However, some hybrid embryos may survive to reach fertility. For instance, horses and donkeys can be crossed to produce hinnies or mules. But because horses and donkeys have different chromosome numbers (64 and 62, respectively), their hybrid offspring have an odd number of chromosomes (63) that cannot be sorted equally into gametes, rending the hybrids infertile. This post-zygotic barrier is also observed in crosses between zebras and horses or donkeys crosses.

In cases where hybrids can survive to adulthood and copulate, non-genetic factors can prevent procreation. Hybrids of the sister species Drosophila pavani and D. gaucha produce viable gametes. However, the hybrids are unable to create offspring: the sperm of hybrid males cannot survive in the female semen receptors of either parent species or another hybrid, nor is the sperm of either parent line able to survive in a hybrid female.

Other instances of post-zygotic factors may affect the viability of hybrids. Hybrid genomes contain material from two truly distinct species and can, therefore, harbor different genes and chromosomes that do not act harmoniously in the offspring, resulting in obvious fitness costs. Plants are an exception in some cases. Overall, pre- and post-zygotic isolation mechanisms cause most species to remain distinct.

Visión general

Una especie es un grupo de organismos que se entrecrucen y producen descendencia fértil. Típicamente, los individuos de la misma especie parecen similares y comparten características comunes debido a sus genomas muy similares. Sin embargo, no todos los organismos que se parecen son miembros de la misma especie. Varios mecanismos mantienen a la mayoría de las especies discretas. Mientras que algunos mecanismos previenen el comportamiento reproductivo y la fertilización (aislamiento pre-cigotico), otros impiden la producción de descendencia fértil después de que se ha producido el apareamiento (aislamiento post-cigotico).

La apariencia de una especie

Aunque los individuos de una sola especie suelen parecer muy similares, la variación en la coloración o la morfología no es infrecuente. Por ejemplo, el lagarto de pared común, Podarcis muralis tiene seis morfos distintos que varían según el color de su garganta y vientre.

Por el contrario, las mariposas monarca y virrey son dos especies genéticamente distintas que parecen similares, habitan hábitats comunes, y son desagradables para los depredadores. Esta es una estrategia evolutiva conocida como mimetismo de M'llerian: la especie comparte señales de advertencia, como su aspecto de color naranja brillante y negro para educar a los depredadores comunes de manera más efectiva de su toxicidad.

Aislamiento precigótico

Los fenómenos que impiden que se produzca el apareamiento o la fertilización se denominan mecanismos de aislamiento precigótico. El aislamiento geográfico y el aislamiento ecológico son dos ejemplos de barreras ambientales. En el caso del aislamiento geográfico, dos especies de aves podrían vivir en diferentes bosques a ambos lados de una cordillera intransitable; el aislamiento ecológico podría ser una especie de insecto que vive únicamente en las copas de los árboles, mientras que otra habita el suelo.

También puede haber razones de comportamiento por las que una especie permanece aislada. Ejemplos son las diferencias en los rituales de apareamiento o la comunicación, como las aves del paraíso, donde los machos de diferentes especies tienen bailes novedosos para atraer a los conespecíficos femeninos. En el aislamiento temporal las especies se mantienen separadas por diferentes tiempos de rutinas diarias o temporadas de cría. Por ejemplo, la rana de patas rojas Rana aurora tiene una temporada de cría de enero a marzo, pero su pariente cercano la rana de patas amarillas, Rana boylii, se reproduce desde finales de marzo hasta mayo.

Las características físicas de diferentes especies pueden aislarlas precicóticamente. Los insectos pueden mostrar una serie de diferentes morfologías genitales que significa que solo pueden aparearse físicamente con miembros de su especie, lo que se conoce como aislamiento mecánico. Por último, la prevención de la fusión de gametos es a menudo la última barrera precigótica que puede ser controlada por mecanismos como la prevención del crecimiento del tubo de polen en las plantas, o la incapacidad de fusionarse físicamente con o penetrar las capas externas de una célula de huevo.

Aislamiento post-cigotico

Cuando los individuos de diferentes especies superan el aislamiento precigótico, el aislamiento postcigótico puede impedir que la descendencia resultante sobreviente o se reproduzca. En algunos casos, se puede formar un cigoto, pero el embrión no es viable debido a material genético incompatible y, por lo tanto, muere. Esto se conoce como inviabilidad híbrida.

Sin embargo, algunos embriones híbridos pueden sobrevivir para alcanzar la fertilidad. Por ejemplo, se pueden cruzar caballos y burros para producir hinnies o mulas. Pero debido a que los caballos y los burros tienen diferentes números de cromosomas (64 y 62, respectivamente), sus crías híbridas tienen un número impar de cromosomas (63) que no se pueden clasificar por igual en gametos, desgarrando los híbridos infértiles. Esta barrera post-cigotica también se observa en cruces entre cebras y caballos o cruces de burros.

En los casos en que los híbridos pueden sobrevivir hasta la edad adulta y copular, los factores no genéticos pueden prevenir la procreación. Los híbridos de las especies hermanas Drosophila pavani y D. gaucha producen gametos viables. Sin embargo, los híbridos son incapaces de crear descendencia: el esperma de los machos híbridos no puede sobrevivir en los receptores de semen femeninos de cualquiera de las especies madre u otro híbrido, ni el esperma de ninguna de las líneas madre es capaz de sobrevivir en una hembra híbrida.

Otros casos de factores postcigóticos pueden afectar a la viabilidad de los híbridos. Los genomas híbridos contienen material de dos especies verdaderamente distintas y, por lo tanto, pueden albergar diferentes genes y cromosomas que no actúan armoniosamente en la descendencia, lo que resulta en costos de acondicionamiento físico obvios. Las plantas son una excepción en algunos casos. En general, los mecanismos de aislamiento pre y postcigótico hacen que la mayoría de las especies sigan siendo distintas.


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