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30.2: 종의 형성
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Formation of Species
 
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30.2: Formation of Species

30.2: 종의 형성

Speciation describes the formation of one or more new species from one or sometimes multiple original species. The resulting species are discrete from the parent species, and barriers to reproduction will typically exist. There are two primary mechanisms, speciation with and without geographic isolation—allopatric and sympatric speciation, respectively.

Allopatric Speciation

In allopatric speciation, gene flow between two populations of the same species is prevented by a geographic barrier, like a mountain range or habitat fragmentation. This is known as vicariance. For example, a drought may cause the water levels in a large lake to drop, leaving two or more smaller bodies of water in which the inhabitants are cut off from one another.

Once in isolation, the individuals in these populations may face different external pressures, such as climate, resource availability or predation. These differences in natural selection combined with genetic drift and mutation over many generations of separation eventually result in the two populations becoming discrete species. This has been observed in lakes containing African cichlid fish, which display a vast array of species, many of which likely evolved due to allopatry.

Dispersal can also produce allopatric speciation. For example, the parasitic sea anemone species Edwardsiella lineata lives on the east coast of North America. It has a closely related sister species, E. carnea, which inhabits the oceans of the Swedish and Norwegian coasts. Dispersal of E. lineata—likely carried in their larval stage as parasites in comb jellies—may have led to the establishment of a new population on the Scandinavian coast. This new and genetically isolated population then diverged over time to become a separate species now known as E. carnea.

Sympatric Speciation

Speciation can also occur without geographic barriers. For example, some crater lakes in Iceland contain multiple novel closely related fish species which almost certainly evolved in sympatry because geographic isolation is impossible due to the shape of their habitat. However, sympatric speciation is arguably harder to achieve. In sympatry, the member species still come into contact with one another and potentially interbreed and exchange genes. Chromosome recombination would likely occur frequently, at least in the beginning of the separation, and break up groups of co-adapted genes needed for the formation of new species. Although less common than allopatric speciation, there are examples of genetic divergence and speciation in sympatry. Changes are driven by factors such as habitat differentiation, sexual selection, and polyploidy, which create barriers to the exchange of genetic information.

Sympatric speciation can occur when subsets of a species evolve to exploit different habitats or resources in the same geographical area. For example, subspecies of the medium ground finch, Geospiza fortis, found on Santa Cruz Island in the Galapagos show signs of genetic divergence based on beak size. The beak morphology in this species conforms to two different size ideals—small and large—based on the size and hardness of seeds they specialized in consuming (an example of habitat differentiation). However, owing to natural selection, birds with intermediate beak sizes were selected against because they survived at lower rates.

New species may also be created through polyploidy—a mechanism that is relatively common in plants. Usually, this is caused by random errors during cell division resulting in extra sets of chromosomes. The polyploid hybrids thus produced will likely be unable to mate with the diploid parental lines, and instead, produce fertile offspring through self-pollination or by mating with other polyploid hybrids. Therefore, such polyploid speciation can generate new plant species in a single generation. Analyses suggest that 47% to 100% of flowering plant species can be traced back to a polyploidy event at some point in their evolutionary history.

표본은 하나 또는 때때로 여러 개의 원래 종에서 하나 이상의 새로운 종의 형성을 설명합니다. 결과 종은 부모 종에서 분리되고, 번식에 장벽은 일반적으로 존재할 것입니다. 지리적 고립 유무에 관계없이 두 가지 기본 메커니즘이 있습니다.

대산적 분화

동종 분석에서, 같은 종의 두 인구 사이의 유전자 흐름은 산맥이나 서식지 분열과 같은 지리적 장벽에 의해 방지됩니다. 이것은 비카리안으로 알려져 있습니다. 예를 들어, 가뭄으로 인해 큰 호수의 수위가 떨어질 수 있으며, 주민들이 서로 차단되는 두 개 이상의 작은 수역이 남게 될 수 있습니다.

일단 고립되면, 이 인구의 개별은 기후, 자원 가용성 또는 조식과 같은 다른 외부 압력에 직면할 수 있습니다. 분리의 많은 세대를 통해 유전 표류 및 돌연변이와 결합된 자연 선택에 있는 이 다름은 결국 이산종이 되는 2개의 인구 귀착됩니다. 이것은 아프리카 cichlid 물고기가 들어있는 호수에서 관찰되었으며, 이 물고기는 방대한 종의 배열을 나타내며, 그 중 상당수는 표면적으로 인해 진화했을 가능성이 높습니다.

분산은 또한 동산 견본을 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 기생 바다 말미잘 종 Edwardsiella lineata는 북미의 동쪽 해안에 살고 있습니다. 그것은 밀접하게 관련 자매 종을 가지고, E. 카른a, 스웨덴과 노르웨이 해안의 바다에 살고. E. lineata의분산 -가능성이 빗 젤리에 기생충으로 자신의 애벌레 단계에서 수행 - 스칸디나비아 해안에 새로운 인구의 설립을 주도 할 수있다. 이 새롭고 유전적으로 고립된 인구는 시간이 지남에 따라 갈라져 현재 E. 카네아로알려진 별도의 종이 되었습니다.

심조 적 표본

지리적 장벽 없이도 분석이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 아이슬란드의 일부 분화구 호수에는 서식지 모양으로 인해 지리적 고립이 불가능하기 때문에 대칭으로 거의 확실하게 진화한 여러 개의 새로운 밀접한 관련이 있는 어종을 포함하고 있습니다. 그러나, 대칭 적인 견본은 틀림없이 달성하기 어렵습니다. 교향성에서, 회원 종은 아직도 서로 접촉하고 잠재적으로 교배하고 유전자를 교환합니다. 염색체 재조합은 적어도 분리의 시작 부분에서 자주 발생하고 새로운 종의 형성에 필요한 공동 적응 유전자그룹을 분해할 가능성이 높습니다. 비록 동종 분화 보다 덜 일반적인, 대칭에 유전 발산 및 분화의 예가 있다. 변화는 유전 정보의 교환에 장벽을 만드는 서식지 분화, 성적 선택 및 polyploidy와 같은 요인에 의해 구동됩니다.

교향곡 은 종의 하위 집합이 동일한 지리적 영역에서 다른 서식지 또는 자원을 악용하기 위해 진화 할 때 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 갈라파고스의 산타 크루즈 섬에서 발견되는 중간 지반 핀치의 아종인 Geospiza 요새는부리 크기에 따라 유전적 발산의 징후를 보여줍니다. 이 종의 부리 형태는 소비에 특화된 씨앗의 크기와 경도 (서식지 분화의 예)에 따라 작고 큰 두 가지 크기의 이상을 준수합니다. 그러나, 자연 선택으로 인해, 중간 부리 크기를 가진 새들은 낮은 속도로 살아남았기 때문에 선택되었습니다.

새로운 종은 또한 polyploidy를 통해 생성될 수 있습니다 - 식물에서 상대적으로 일반적인 기계장치. 일반적으로, 이것은 염색체의 추가 세트를 초래하는 세포 분열 도중 무작위 오류에 기인합니다. 따라서 생산된 폴리플로이드 하이브리드는 디플로이드 부모 라인과 짝짓지 못하고 대신 자체 수분을 통해 또는 다른 폴리플로이드 하이브리드와 결합하여 비옥한 자손을 생산할 수 없습니다. 따라서 이러한 폴리플로이드 분화는 단일 세대에서 새로운 식물 종을 생성할 수 있다. 분석에 따르면 꽃피는 식물 종의 47%에서 100%가 진화 역사의 어느 시점에서 폴리플로이디 이벤트로 거슬러 올라갈 수 있다고 합니다.


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