Izolace (biologie)

Izolace v biologii označuje takzvanou reprodukční izolaci , jedná se o přerušení toku genů mezi populacemi stejného druhu, které pak již nemohou produkovat plodné potomky s příslušníky jiných populací, jak to vyžaduje biologická definice druhu . Jedná se tedy o zásadní proces formování nových druhů .

K izolaci dochází různými způsoby:

Některé další faktory, které mohou způsobit izolaci, jsou diskutovány v evoluční biologii, ale jejich význam ještě není jasný. Tak assortative páření může případně izolovat různé skupiny v populaci od sebe navzájem prostřednictvím sexuálního výběru a tím i příčinou rozdělení do několika populací bez nich také mají být prostorově izolována.

Geografická a ekologická separace izoluje různé populace druhů od sebe navzájem, které se za určitých okolností mohou postupně vyvinout v nové druhy. Tato izolace je však zpočátku reverzibilní (reverzibilní) při navázání obnoveného kontaktu. Úplná reprodukční izolace, při které je separace udržována i při přímém kontaktu, je pouze výsledkem izolačních mechanismů, které se vyvinuly později.

Reprodukční izolace

Viz také: Izolační mechanismy

Reprodukční izolace vzniká mutacemi v generativním systému organismu, které způsobují přerušení toku genů mezi organismy druhu.

Tento typ izolace je zvláště důležitý u organismů, které se pohlavně rozmnožují. To zahrnuje mnoho zvířat, rostlin a protistů , ale také bakterie, které si mohou konjugací vyměňovat geny.

Jako präzygotisch nebo do programu pro mechanismy se nazývají, které páření nebo hnojení a tím tvorba zygoty zabránit: lze odkazovat na různých úrovních generativního systému:

  • Mechanická izolace : mechanická nekompatibilita pohlavních orgánů („ princip zámku a klíče “)
  • Časová a prostorová izolace : Změny v načasování reprodukce: páření , říje nebo kvetení probíhají v různých denních nebo ročních dobách. V prostorové izolaci jsou místa páření na různých místech.
  • Etologická izolace : změny sociálních spouštěčů a chování při námluvách , páření a péči o potomstvo
    • Africké vdovské ptáky (Viduinae) jako chovné parazity se nastavují jako mláďata k písni příslušných hostitelských rodičů (viz sociální učení a tradice ). Podle této písně poznávají své hnízdní hostitele a jejich pářící se partnery během období rozmnožování. Tímto způsobem, v závislosti na různých hostitelích, mají vdovští ptáci různé linie, které jsou navzájem reprodukčně izolovány.
    • Muži západoaustrálských mořských koní ( Hippocampus subelongatus ) se vždy páří se ženami podobné velikosti těla. Tímto způsobem obě pohlaví optimalizují svůj reprodukční úspěch. Pro velkou samici je nevýhodou zvolit si menšího partnera, protože nedokáže pojmout všechna svá dospělá vajíčka v plodovém vaku. Pro většího muže by nevýhodou bylo, že jeho plodový vak by nebyl optimálně použit. Takže pokud se neustále páří velké s malými a malé s malými, vede to z dlouhodobého hlediska k rozdělení na dva typy. Tuto hypotézu lze podpořit na základě genetických údajů.
  • Gametická izolace : chemická nekompatibilita spermií a vajec .

Postzygotické nebo metagamické jsou mechanismy, které umožňují páření nebo oplodnění, ale brání jim v úspěchu; H. potomci nejsou životaschopní nebo (vážně) znevýhodněni.

  • Hybridní organismus zemře před dosažením pohlavní dospělosti.
  • Hybridy neprodukují žádné zárodečné buňky schopné oplodnění. K tomu dochází, například když se liší počet chromozomů v sadách otcovských a mateřských chromozomů a nastávají problémy s meiózou redukčního dělení .
  • Potomci hybridů nejsou životaschopní ani plodní. Příklad: mezci jsou vytvořeny křížením oslí hřebce a koňské klisny . Samice mezků nemohou produkovat potomky s hřebci koní nebo oslů. Mezky vznikají křížením oslí klisny a hřebce koně. Jsou většinou sterilní. Vodní žába Rana esculenta (hybrid mezi mořskou žábou a malou vodní žábou ) naopak získává svoji vitalitu zpětným křížením s jedním ze dvou rodičovských druhů.

Ekologická izolace

Různé populace druhů žijí ve stejné oblasti, ale využívají zdroje různými způsoby, takže vytvořily různé ekologické výklenky . To může rozdělit populaci a nakonec vést ke vzniku dvou samostatných druhů. Různé výklenky dílčích populací ve stejném stanovišti vedou ke vzniku nových druhů pouze tehdy, pokud je reprodukční schopnost mezi nimi omezena nebo přerušena dalšími změnami charakteristik.

Zeměpisná izolace ( separace )

Zde jsou dvě populace od sebe odděleny geografickými překážkami. Pokud se v různých populacích vyskytnou mutace, které vedou k reprodukční izolaci, ustavily se nové druhy. Tomu se říká alopatrická speciace .

Které bariéry jsou účinné, závisí na tom, jak se organismy šíří. Oceány představují bariéru pro nelétající suchozemská zvířata, nikoli však pro kokosovou palmu . Dalšími překážkami mohou být hory, řeky a pouště.

Tvorba hor, kontinentální drift a doby ledové jsou změny, ke kterým dochází pomalu. Tok genů mezi sousedními populacemi je po dlouhou dobu těžko omezen. Pouze když je bariéra dostatečně velká, mohou se populace vyvíjet odlišně.

Současné geografické rozšíření blízce příbuzných druhů nebo výskyt endemických druhů, jakož i znalost geologických a klimatických změn a možnost jejich datování umožňují určit časová období, ve kterých může z nadřazeného druhu vzniknout nový druh.

Příklad:

  • Kontinentální drift : vačnatci , madagaskarská fauna
  • Doba ledová : úzce související vysokohorské druhy rostlin v Alpách a ve Skandinávii , které se vyvinuly z populace populace během doby ledové a pohybovaly se s ustupujícími ledovci v teplém období na jih na jedné straně a na sever jako organismy přizpůsobené chladnému podnebí "Bariéra" v tuto chvíli nemůže překonat.

Vzhledem k tomu, že geografická izolace není povinným požadavkem reprodukční izolace, nemusí ji vždy doprovázet jasné morfologické změny:

V USA existují sesterské druhy z Drosophila , které jsou morfologicky nerozlišitelné a nemůže být překračovány. V Hawaii , Drosophila druh může být zjištěno, že jsou geograficky odděleny od sebe navzájem, se významně liší co do morfologie, a přesto mohou být zaměněny navzájem.

To je jeden z důvodů, proč rodokmeny založené pouze na interpretaci morfologických nálezů jsou nejednoznačné a jsou diskutovány. Avšak prostřednictvím dalšího zkoumání odpovídajících nedávných druhů lze omezit možnosti různých rodokmenů.

Viz také