Видообразование

Видообразование

ВИДООБРАЗОВАНИЕ, процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени. Основа видообразования – наследственная изменчивость организмов, движущий его фактор – естественный отбор и окончательно-репродуктивная изоляция. Различают видообразование аллопатрическое, или географическое, которое происходит, как правило, постепенно и медленно, и симпатрическое, которое протекает в разном темпе, но чаще скачкообразно.

При аллопатрическом видообразовании новые виды возникают вследствие разделения ареала популяций родительского вида реками, морями, горами, пустынями и др. изменениями ландшафта. В результате изоляции между ними прерывается обмен генами. Возникновение генетических различий постепенно приводит к неспособности особей|особей из разобщённых популяций к скрещиванию, что в дальнейшем становится причиной образования новых видов. Так возникли родственные виды ландыша. Исходный вид несколько миллионов лет назад (в третичном периоде) был широко распространён в лиственных лесах|лесах Евразии. С наступлением ледников|ледников в четвертичном периоде единый ареал вида был разорван на несколько частей, и ландыш сохранился лишь на территориях, избежавших оледенения (Дальний Восток, Закавказье, Южная Европа). После отступления ледника|ледника ландыш, сохранившийся на юге Европы, вновь распространился по лиственным и частично смешанным лесам|лесам, образовав новый вид, более крупный, с широким венчиком. На Дальнем Востоке, отделённом от Европы огромными пространствами тайги, возник другой вид – с красными черешками и восковым налётом на листьях. По той же причине в Евразии произошёл разрыв огромного ареала вороны|вороны, когда одни популяции в Западной и Центральной Европе и Северо-Восточной Азии образовали форму с чёрной окраской (возможно, раньше она была общей для всех популяций), а у птиц, обитающих на юге Центральной Европы, на Кавказе и в Прикаспии, чёрный цвет встречается только на голове, крыльях и хвосте, всё остальное оперение серое. Однако, в отличие от популяций ландыша, у ворон|ворон сохранялась возможность контактов и обмена генами между «чёрными» и «серыми» популяциями, что приводило к появлению гибридных особей|особей, дававших плодовитое потомство. Поэтому популяции ворон|ворон лишь разделились по окраске, а разделения на два чётких биологических вида не произошло.

Симпатрическое видообразование возможно в 3 случаях: при увеличении числа|числа хромосом (как правило, кратном числу хромосом исходной формы); путём гибридизации с последующим удвоением числа|числа хромосом (в этом случае новый вид хорошо отличим от родительских форм); вследствие хромосомных перестроек (мутаций). Увеличение хромосомного набора (см. Полиплоидия) и гибридизация дают, как правило, быстрый эффект у растений, т. к. приводят к нескрещиваемости исходного и возникшего вида. Гибридизация и хромосомные перестройки, приводящие к изоляции особей|особей внутри первоначально единого вида, свойственны как растениям, так и животным. Для симпатрического видообразования характерно появление новых видов, всегда (кроме гибридогенного возникновения вида) близких морфологически к исходному виду.

Интересным примером возникновения репродуктивной изоляции может служить погремок большой, который на нескашиваемом лугу|лугу цветёт и плодоносит всё лето. Но если в течение многих лет из года в год на лугу косить траву, многие растения в популяции не будут доживать до образования семян. В результате отбора, который в этом случае бессознательно осуществляется человеком, сохраняются и оставляют семена|семёна только те растения, которые либо цвели|цвели до начала|начала покоса, либо после. Так возникли популяции погремка, растущие на одном лугу|лугу, но изолированные по срокам цветения. Лишённые возможности скрещиваться, они образовали раннецветущую и поздне-цветущую формы, которые в дальнейшем могут привести к возникновению отдельных видов.

Часто аллопатрическая и симпатрическая формы видообразования действуют вместе, сменяя и дополняя друг друга, поэтому чётко определить границы каждой из них трудно. Однако во всех случаях для возникновения нового вида необходима какая-либо форма изоляции в течение определённого времени, пока естественный отбор не «разведёт» популяции окончательно.

Процесс видообразования впервые был научно обоснован Ч. Дарвином (1859) в труде «Происхождение видов путём естественного отбора».

Видообразование

Оптимальный выбор брачного партнёра — одна из самых ответственных задач в жизни любого организма (картина И.Е.Репина «Садко в подводном царстве»)

Российские учёные предложили оригинальный механизм видообразования, дополняющий клаcсические дарвиновские схемы. Согласно новой версии, в формировании репродуктивной изоляции может участвовать иммунная система или иные системы различения «своего» и «чужого» на химическом уровне. Эти системы, по-видимому, играют важную роль в подборе полового партнёра, наиболее подходящего по биохимии и генетике. Хотя прямых экспериментальных доказательств своей гипотезы авторы не предложили, они представили в её пользу широкий набор фактов и явлений.

Классические схемы видообразования предлагают три вероятных механизма. Первый путь — конкурентная борьба, в результате которой слабые вытесняются, а сильные получают преимущество, в результате чего организмы становятся всё более совершенными|совершёнными. Так может идти филетическая эволюция (эволюция без расхождения). Второй путь — возникновение непреодолимых физических барьеров для скрещивания внутри одной популяции (аллопатрическое видообразование). Из-за неизбежной разницы условий и накопления мутаций в каждой из изолированных частей популяции эволюция пойдёт особо, получатся разные виды. Теоретически учёные признают|признают ещё и третий путь видообразования, для которого не обязательно делить целую|целую популяцию на части физическими барьерами. Причиной расхождения могут стать в таком случае экологические преграды; виды начнут расходиться за счёт приспособления к разным нишам в пределах общего ареала. Однако в этом третьем случае трудно вообразить, как могла бы возникнуть репродуктивная изоляция, а ведь это необходимо для сохранения разницы генофондов получающихся видов.

Как внутри популяции организуются группы животных, которые станут скрещиваться лишь с себе подобными мутантами? Для специалистов по эволюции подобное событие выглядит сродни знаменитому демону Максвелла. Например, если изменился стиль ухаживания самца, то должны соответствующим образом измениться и вкусы самки; если в результате мутации изменился феромон — должен адекватно измениться и рецептор, воспринимающий этот феромон. Мало|Мало того, эти сложные комплексные|комплексные преобразования должны быть согласованы ещё и с экологическими адаптациями, с которых всё, собственно, и началось.

Поэтому многие биологи не слишком-то жалуют это пресловутое симпатрическое — то есть происходящее в одном месте — видообразование, хотя в природе известно немало примеров, его подтверждающих. В журнале Nature только что опубликованы две статьи о практически бесспорных случаях у животных и растений (см. новости на «Элементах» от 13.02.06 о рыбах и пальмах). Многие факты говорят о том, что симпатрическое видообразование не просто происходит в природе, а происходит довольно часто и, главное, быстро — за какие-нибудь сотни или даже десятки лет.

Аллопатрическое (a) и симпатрическое (b) видообразование. Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Целый ряд опытов по «искусственному видообразованию» у насекомых показал, что способность избирательно скрещиваться только с себе подобными (эндогамия) может возникать очень быстро — всего за десяток поколений — в ходе интенсивного отбора в малопригодных для жизни, стрессовых условиях. Причём происходит это как будто автоматически: никакого специального отбора по способности выбирать «правильного» партнёра вроде бы нет (отбор идёт только на выживаемость в критических условиях), а направленное изменение брачных предпочтений всё-таки происходит.

Один из удивительных опытов по видообразованию был проведён на мухах дрозофилах. Мух приучили к не свойственной им пище: в двух пробирках дрозофил кормили мальтозой, а в двух — крахмалом. Когда несчастные мухи после периода сверхвысокой смертности кое-как приспособились (за 10-15 поколений) к этой неудобоваримой для них пище, экспериментаторы провели опыты по избирательности скрещиваний. Оказалось, что мальтозные мухи предпочитали скрещиваться с мальтозными, пусть даже из другой пробирки, а крахмальные — с крахмальными. Как такое произошло, как мухи узнавали товарищей по несчастью, или товарищей по новому биохимическому типу?

С точки зрения классических моделей на этот вопрос ответить трудновато. А. В. Марков из Палеонтологического института и А. М. Куликов из Института биологии развития предположили, что в этом случае и в ряде других похожих в распознавании себе подобных участвуют компоненты иммунной системы или их аналоги. Иммунная система имеет давнюю историю и берет|берёт начало|начало от древнейших молекулярных систем различения «своих» и «чужих», имевшихся уже у одноклеточных.

Способность отличать своих от чужих — базовое свойство живых организмов (изображение с сайта users.rcn.com)

У позвоночных на ранних стадиях индивидуального развития формируется уникальный биохимический «автопортрет», представляющий собой персональный набор белков Главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) и связанных с ними коротких пептидов — обрезков разнообразных белков организма. 


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector