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30.1: Was ist eine Art?
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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 voneinander getrennt. Während einige Mechanismen das Fortpflanzungsverhalten und die Befruchtung verhindern (präzygotische Isolation), verhindern andere die Erzeugung fruchtbarer Nachkommen nach der Paarung (postzygotische Isolation).

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 des Rachens und 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 sind ungenießbar für Raubtiere. Dies ist eine evolutionäre Strategie, die als Müller’sche Mimikry bekannt ist. Die Arten haben ähnliche Warnsignale, wie z.B. ihr leuchtend orangefarbenes und schwarzes Aussehen, um gemeinsame Raubtiere vor ihrer Toxizität zu warnen.

Präzygotische Isolation

Man bezeichnet Phänomene, die die 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 unüberwindlichen Gebirges leben; ökologische Isolation könnte eine Insektenart betreffen, 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 einzigartige Tänze ausführen, um weibliche Artgenossen anzulocken. Bei zeitlicher Isolation werden Arten durch unterschiedliche Zeiten der täglichen Routine oder der Brutzeit getrennt gehalten. Zum Beispiel hat der nördliche rotbeinige Frosch Rana aurora eine Brutzeit von Januar bis März, während sein naher Verwandter, der Gelbbeinfrosch, Rana boylii, von Ende März bis Mai brütet.

Die physikalischen Merkmale der verschiedenen Arten können sie präzygotisch isolieren. Insekten können zahlreiche verschiedene Morphologien der Genitalen aufweisen, was bedeutet, dass sie sich nur mit Mitgliedern ihrer Spezies physisch paaren können, dies 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 des inkompatiblen genetischen Materials nicht lebensfähig und stirbt daher ab. Dies wird als hybride Lebensunfähigkeit bezeichnet.

Es kann jedoch vorkommen, dass einige Hybridembryonen bis in zur Fruchtbarkeit überleben. Zum Beispiel können Pferde und Esel gekreuzt werden, wobei 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 die Gameten aufgeteilt werden können, was zur Unfruchtbarkeit der Hybriden führt. Diese postzygotische Barriere wird auch bei Kreuzungen zwischen Zebras und Pferden oder Eseln beobachtet.

Bei den Fällen wo Hybride bis in das Erwachsenenalter überleben und sich paaren, können nicht-genetische Faktoren die Fortpflanzung verhindern. Hybriden der Zwillingsarten Drosophila pavani und D. gaucha produzieren lebensfähige Gameten. Die Hybride sind jedoch nicht in der Lage, Nachkommen zu zeugen: Die Spermien der männlichen Hybride können weder in den weiblichen Samenrezeptoren der Elternspezies oder eines anderen Hybrides überleben, noch sind die Spermien beider Elternlinien in einem weiblichen Hybrid überlebensfähig.

Andere Formen postzygotische Einflüsse können die Lebensfähigkeit der Hybride 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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