Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

30.1: Wat zijn soorten?
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
What is a Species?
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

30.1: What is a Species?

30.1: Wat zijn soorten?

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.

Overzicht

Een soort is een groep organismen die zich kruisen en vruchtbare nakomelingen voortbrengen. Doorgaans lijken individuen van dezelfde soort op elkaar en delen ze gemeenschappelijke kenmerken vanwege hun sterk vergelijkbare genomen. Niet alle organismen die op elkaar lijken, zijn echter leden van dezelfde soort. Verschillende mechanismen houden de meeste soorten discreet. Terwijl sommige mechanismen voortplantingsgedrag en bevruchting verhinderen (pre-zygotische isolatie), voorkomen andere de productie van vruchtbare nakomelingen nadat de paring heeft plaatsgevonden (post-zygotische isolatie).

De verschijning van een soort

Hoewel individuen van een enkele soort doorgaans erg op elkaar lijken, is variatie in kleur of morfologie niet ongebruikelijk. De gewone muurhagedis, Podarcis muralis, heeft bijvoorbeeld zes verschillende vormen die variëren naargelang de kleur van hun keel en onderbuik.

Omgekeerd zijn de monarch- en onderkoningvlinders twee genetisch verschillende soorten die op elkaar lijken en in een gewone gewoonte levenats, en zijn beide onverteerbaar voor roofdieren. Dit is een evolutionaire strategie die bekend staat als mimicry van Müller - de soort deelt waarschuwingssignalen, zoals hun feloranje en zwarte uiterlijk, om gewone roofdieren effectiever te informeren over hun toxiciteit.

Pre-zygotische isolatie

Fenomenen die paring of bevruchting voorkomen, worden pre-zygotische isolatiemechanismen genoemd. Geografisch isolement en ecologisch isolement zijn twee voorbeelden van milieubarrières. In het geval van geografische isolatie zouden twee vogelsoorten in verschillende bossen aan weerszijden van een onbegaanbare bergketen kunnen leven; ecologische isolatie zou een insectensoort kunnen zijn die uitsluitend in de boomtoppen leeft, terwijl een andere in de bodem leeft.

Er kunnen ook gedragsredenen zijn waarom een soort geïsoleerd blijft. Voorbeelden zijn verschillen in paringsrituelen of communicatie, zoals paradijsvogels, waar mannetjes van verschillende soorten nieuwe dansen hebben om vrouwelijke soortgenoten aan te trekken. In temporale isolatiesoorten worden uit elkaar gehouden door verschillende timing van dagelijkse routines of broedseizoenen. De roodpootkikker Rana aurora heeft bijvoorbeeld een broedseizoen van januari tot maart, maar zijn naaste verwant, de geelpootkikker, Rana boylii , broedt van eind maart tot mei.

De fysieke kenmerken van verschillende soorten kunnen ze pre-zygotisch isoleren. Insecten kunnen een reeks verschillende genitale morfologieën vertonen, wat betekent dat ze alleen fysiek kunnen paren met leden van hun soort - ook wel mechanische isolatie genoemd. Ten slotte is het voorkomen van gametenfusie vaak de laatste pre-zygotische barrière die kan worden beheerst door mechanismen zoals het voorkomen van de groei van stuifmeelbuizen in planten, of het onvermogen om fysiek te versmelten met of te doordringen in de buitenste lagen van een eicel.

Post-zygotische isolatie

Wanneer individuen van verschillende soorten pre-zygotische isolatie overwinnen, kan post-zygotische isolatie voorkomen dat de resulterende nakomelingen van either overleven of reproduceren. In sommige gevallen kan een zygote worden gevormd, maar het embryo is niet levensvatbaar vanwege incompatibel genetisch materiaal en sterft dus. Dit wordt hybride onschendbaarheid genoemd.

Sommige hybride embryo's kunnen echter overleven om vruchtbaarheid te bereiken. Paarden en ezels kunnen bijvoorbeeld worden gekruist om muilezels of muilezels te produceren. Maar omdat paarden en ezels verschillende chromosoomnummers hebben (respectievelijk 64 en 62), hebben hun hybride nakomelingen een oneven aantal chromosomen (63) die niet gelijkelijk in gameten kunnen worden gesorteerd, waardoor de hybriden onvruchtbaar worden. Deze post-zygotische barrière wordt ook waargenomen bij kruisingen tussen zebra's en paarden of ezelskruisen.

In gevallen waarin hybriden kunnen overleven tot in de volwassenheid en copuleren, kunnen niet-genetische factoren de voortplanting voorkomen. Hybriden van de zustersoort Drosophila pavani en D. gaucha produceren levensvatbare gameten. De hybriden zijn echter niet in staat om nakomelingen te creëren: het sperma van hybride mannetjes kan niet overleven in het vrouwtjesperma-receptoren van een van de oudersoorten of een andere hybride, noch is het sperma van een van de ouders in staat om te overleven in een hybride vrouwtje.

Andere gevallen van post-zygotische factoren kunnen de levensvatbaarheid van hybriden beïnvloeden. Hybride genomen bevatten materiaal van twee echt verschillende soorten en kunnen daarom verschillende genen en chromosomen bevatten die niet harmonieus werken bij het nageslacht, wat resulteert in duidelijke fitnesskosten. Planten vormen in sommige gevallen een uitzondering. Over het algemeen zorgen pre- en post-zygotische isolatiemechanismen ervoor dat de meeste soorten verschillend blijven.


Aanbevolen Lectuur

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

Waiting X
simple hit counter