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30.1: Was ist eine Art?
INHALTSVERZEICHNIS

 

PROTOKOLLE

30.1: Was ist eine Art?

Überblick

Eine Art ist eine Gruppe von Organismen, die sich miteinander kreuzen und fruchtbare Nachkommen produzieren. Typischerweise sehen Individuen derselben Art ähnlich aus und haben aufgrund ihrer sehr ähnlichen Genome gemeinsame Merkmale. Allerdings sind nicht alle Organismen, die gleich aussehen, Mitglieder derselben Art. Verschiedene Mechanismen halten die meisten Arten getrennt voneinander. Während einige Mechanismen das Fortpflanzungsverhalten und die Befruchtung verhindern (präzygotische Isolierung), verhindern andere die Erzeugung fruchtbarer Nachkommen nach der Paarung (postzygotische Isolierung).

Das Erscheinungsbild einer Art

Obwohl sich die Individuen einer einzigen Art in der Regel sehr ähnlich sehen, sind Variationen in der Färbung oder Morphologie nicht ungewöhnlich. Zum Beispiel hat die Mauereidechse, Podarcis muralis, sechs verschiedene Morphologien, die sich durch die Farbe ihres Rachens und ihres Unterbauchs unterscheiden.

Im Gegensatz dazu sind der Monarch -und der Limenitis archippus-Schmetterling zwei genetisch unterschiedliche Arten, die ähnlich aussehen, gemeinsame Lebensräume bewohnen und beide für Raubtiere ungenießbar sind. Dies ist eine evolutionäre Strategie, die als Müllersch'es Mimikry bekannt ist. Die Arten teilen sich Warnsignale, wie z.B. ihr leuchtend orangefarbenes und schwarzes Aussehen, um gemeinsame Raubtiere besser über ihre Toxizität aufzuklären.

Präzygotische Isolierung

Man bezeichnet Phänomene, die das Auftreten von Paarung oder Befruchtung verhindern, als präzygotische Isolationsmechanismen. Geographische Isolation und ökologische Isolation sind zwei Beispiele für Umweltbarrieren. Im Falle einer geographischen Isolation könnten zwei Vogelarten in verschiedenen Wäldern auf beiden Seiten eines unwegsamen Gebirgszuges leben; ökologische Isolation könnte eine Insektenart sein, die nur in den Baumkronen lebt, während eine andere den Boden bewohnt.

Es kann auch verhaltensbedingte Gründe dafür geben, dass eine Art isoliert bleibt. Beispiele dafür sind Unterschiede in Paarungsritualen oder Kommunikation, wie z.B. bei Paradevögeln, bei denen Männchen verschiedener Arten neuartige Tänze ausführen, um weibliche Artgenossen anzulocken. In zeitlicher Isolation werden Arten durch unterschiedliche Zeitpunkte der täglichen Routine oder der Brutzeit getrennt gehalten. Zum Beispiel hat der Rotfußfrosch Rana aurora eine Brutzeit von Januar bis März, während sein naher Verwandter, der Gelbfußfrosch, Rana boylii, von Ende März bis Mai brütet.

Die physikalischen Merkmale der verschiedenen Arten können sie präzygotisch isolieren. Insekten können zahlreiche verschiedene Genitalmorphologien aufweisen, was bedeutet, dass sie sich nur mit Mitgliedern ihrer Spezies physisch paaren könnendies wird als mechanische Isolation bezeichnet. Schließlich ist die Verhinderung der Gametenfusion oft die letzte präzygotische Barriere, die durch Mechanismen wie die Verhinderung des Pollenschlauchwachstums bei Pflanzen oder die Unfähigkeit, mit den äußeren Schichten einer Eizelle physisch zu verschmelzen oder sie zu durchdringen, kontrolliert werden kann.

Post-zygotische Isolierung

Wenn Individuen verschiedener Arten die präzygotische Isolation überwinden, kann die postzygotische Isolation verhindern, dass die entstehenden Nachkommen entweder überleben oder sich fortpflanzen. In einigen Fällen kann eine Zygote gebildet werden, der Embryo ist jedoch wegen inkompatiblen genetischen Materials nicht lebensfähig und stirbt daher ab. Dies wird als hybride Lebensunfähigkeit bezeichnet.

Es kann jedoch vorkommen, dass einige Hybridembryonen überleben, bis sie die Fruchtbarkeit erreichen. Zum Beispiel können Pferde und Esel gekreuzt werden, aus denen Maultiere oder Maultiere entstehen. Da aber Pferde und Esel unterschiedliche Chromosomenzahlen haben (64 bzw. 62), haben ihre Hybridnachkommen eine ungerade Anzahl von Chromosomen (63), die nicht gleichmäßig in Gameten aufgeteilt werden können, was die Hybriden unfruchtbar macht. Diese postzygotische Barriere wird auch bei Kreuzungen zwischen Zebras und Pferden oder Eseln beobachtet.

In Fällen, in denen Hybriden bis zum Erwachsenenalter überleben und sich paaren können, können nicht-genetische Faktoren die Fortpflanzung verhindern. Hybriden der Schwesterarten Drosophila pavani und D. gaucha produzieren lebensfähige Gameten. Die Hybriden sind jedoch nicht in der Lage, Nachkommen zu zeugen: Die Spermien von männlichen Hybriden können weder in den weiblichen Samenrezeptoren der Elternspezies noch in denen einer anderen Hybride überleben, noch sind die Spermien beider Elternlinien in einem weiblichen Hybrid überlebensfähig.

Andere Formen postzygotischer Faktoren können die Lebensfähigkeit von Hybriden ebenfalls beeinflussen. Hybridgenome enthalten Material von zwei wirklich unterschiedlichen Arten und können daher unterschiedliche Gene und Chromosomen enthalten, die bei den Nachkommen nicht harmonisch wirken, was zu offensichtlichen Nachteilen in ihrer Fitness führt. Pflanzen sind in einigen Fällen eine Ausnahme. Insgesamt führen prä-und postzygotische Isolationsmechanismen dazu, dass Arten in den meisten Fällen voneinander getrennt bleiben.


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