Видообразование это кратко и понятно

Обновлено: 14.06.2024

В биологии - это масштабируемый процесс, с помощью которого новые виды, живущие в природе, образуются от общих предков.

Этот термин был введен в 1906 году биологом Оратором Ф. Куком (in), чтобы описать разделение родовых ветвей на отдельные клады или кладогенез, противоположный филогенетической эволюции внутри той же линии, или анагенезу . Концепция видообразования была в первую очередь разработана Эрнстом Майром .

В природе существует четыре режима видообразования, в зависимости от степени изоляции одной субпопуляции от других: аллопатрический (формирование физического барьера), перипатрический (путем миграции), парапатрический (путем колонизации соседней экологической ниши ) и симпатрический ( путем колонизации экологической или поведенческой ниши в том же ареале). Также возможно создавать искусственные видообразования путем селекции или лабораторных экспериментов.

Резюме

Механизм видообразования

Виды и генетический дрейф

Индивидуальные вариации генотипов вызывают вариации фенотипов и, следовательно, индивидуальных характеристик, которые являются источниками отбора.

На генетическом уровне вид соответствует генетическому пулу , в котором различные гены могут существовать в форме вариантов ( аллелей ); но эти генетические различия не предотвращают бесплодие между людьми. Половое размножение несет генетическую смесь , которая обеспечивает долгосрочное среднее и гомогенизации генофонда.

Генетический дрейф постоянно создает новые аллели, сохраняя тем самым изменчивость в популяции. Эти разные аллели могут давать несколько разные фенотипы на индивидуальном уровне или, наоборот, быть относительно нейтральными по своей экспрессии. Индивидуальные вариации фенотипов могут привести к различиям в естественном отборе и репродуктивном успехе особей.

В этом случае аллели, статистически связанные с более низким репродуктивным успехом (по той или иной причине), будут отобраны отрицательно, а аллели, напротив, которые статистически дают репродуктивное преимущество, будут видеть свою частоту в генофонде. Таким образом, эффект естественного отбора будет заключаться в стабилизации генофонда в отношении содержания, которое в прошлых поколениях было статистически оптимальным для людей, получивших связанный фенотип, поскольку обеспечивало наилучший возможный репродуктивный успех. Таким образом, естественный отбор имеет тенденцию противодействовать генетическому дрейфу и уменьшать изменчивость популяции.

Пока экосистема, в которой находится вид, стабильна, его фенотип, следовательно, будет стабильным, поскольку он не может значительно отклоняться от своего оптимума. Однако его генетический фонд будет постоянно дрейфовать под влиянием нейтральных вариаций.

Следовательно, если вид может быть определен в данный момент по его генетическому фонду, ассоциированному фенотипу и / или эффективному бесплодию его членов, то со временем вид будет эволюционировать непрерывно и непрерывно. Даже при постоянном фенотипе генетический дрейф может быть таким, что межплодородные отношения, явно соблюдаемые от одного поколения к другому, больше не гарантируются транзитивностью после слишком многих поколений. И если бесплодие между двумя подгруппами больше не достигается, генофонды в конечном итоге разойдутся, как и, вероятно, фенотип.

Видообразование и генетический дрейф

Половое размножение несет генетическое смешивание которые в среднем обеспечивает гомогенизацию генного пула . Следовательно, видообразование может произойти только в том случае, если генетическое смешение выше по течению перестает действовать. Впоследствии исчезновение интерфертильности между субпопуляциями указывает на существование отдельных видов.

Самый простой для понимания случай - это экологическая изоляция путем отрезания ареалов распространения, механического прекращения генетического смешения . В этом случае изолированные популяции развиваются таким образом, чтобы оптимизировать фенотип в каждой суб-ареале распространения, и генетический дрейф в конечном итоге обеспечит гаметическую изоляцию этих независимых популяций.
Более сложный случай, колонизации различных экологических нишах одними и теми же видами в одной и той же области распределения, например, радиационного взрыва из цихлид в великих африканских озер. В этом случае колонизация и специализация в новой экологической нише (что соответствует дрейфу в поведенческом фенотипе ) обязательно должны быть связаны с половым отбором, вызывающим бегство Фишера из этой субпопуляции, ведущее к ее репродуктивной изоляции.

Во всех случаях этологическая изоляция может быть обеспечена или усилена невосприятием визуальных, обонятельных (феромоны, в случае моли Yponomeuta ) или слуховых сигналов отображения (песни, например Sturnella magna и Sturnella neglecta ). Половой отбор может быть единственным поведенческим фактором, препятствующим гибридизации двух в противном случае идеально скрещивающихся субпопуляций [сомнительная информация] . Впоследствии бесплодие может стать окончательным путем механической изоляции и гаметической изоляции, когда совокупление не может иметь место или если происходит совокупление, которое не дает оплодотворения.

Видообразование по возможности

Очень большая изменчивость живых организмов в организационных планах и сложность организмов может создать впечатление, что эволюция происходит путем добавления и увеличения сложности, как технический прогресс. Но это бывает очень редко. Генетический репертуар человека не сильно отличается от репертуара мышей или лягушек, эволюция к той или иной форме заключалась не в изобретении новых тканей, а в перемещении или деформации уже существующих конструкций. Эволюция происходит путем адаптации и диверсификации: если можно занять экологическую нишу с меньшим избирательным давлением с помощью небольшого изменения существующей, эта ниша всегда будет так или иначе занята. Новая функциональность всегда возникает вначале из возможности, случайно предложенной количественным изменением, и которая впоследствии может быть выражена и развита качественно. Впечатление возрастающей сложности возникает из-за того, что простые системы уже заняты и насыщены, а в направлении увеличения сложности нет предела.

Эволюционный сценарий не может ограничиваться указанием на то, что такой-то новый фенотип представляет преимущество, потому что он допускает такую-то возможность. Необходимо указать, что вначале было примитивной чертой, из которой произошла эта новая черта, каким образом эта примитивная черта могла быть (сама по себе или в части поля, покрытой ее изменчивостью) предварительной адаптацией к какой-либо факультет новый, вероятно, представит избирательное преимущество в новом контексте, и это несмотря на его биологическую стоимость, которая не позволила дрейфовать в этом направлении в предыдущем контексте. Когда это приобретается, давление отбора эффективно заставляет эту черту развиваться в сторону все большей оптимизации ее способности, реализуя преимущество за счет нового фенотипа.

Скорость эволюции

Эволюция, связанная с репродуктивным преимуществом, может быть очень быстрой в геологическом масштабе времени. Таким образом, если экологические условия делают небольшой размер несколько выгоднее по сравнению с большим, настолько, что с каждым поколением средний размер населения уменьшается на одну тысячу (что составляет два миллиметра в человеческом масштабе), требуется всего 700 поколений, чтобы средний размер уменьшился вдвое ( ). В результате, это исключительно , чтобы иметь возможность наблюдать видообразование в прогрессе: фенотип вида , на практике то , что обеспечивает в среднем лучшего селективное преимущества лиц по всему его распределению площади (площадь , над которым гарантировали генетические перемешивании из генного пула ); и этот фенотип, следовательно, остается стабильным, пока стабильны экологические условия. 1,001 700 ≈ 2,013 \ приблизительно 2.013>

Типы видообразования

Существует несколько типов видообразования, основанных на географическом распределении популяций, которые расходились во время процесса.

Аллопатрическое видообразование

Красная тень указывает на среду обитания бонобо . Синяя тень обозначает среду обитания шимпанзе . Это пример аллопатрического видообразования, потому что они разделены естественным барьером (река Конго ) и не разделяют какую-либо часть своей среды обитания.

Согласно этому способу видообразования, изначально скрещивающиеся популяции превращаются в отдельные виды, потому что они географически изолированы. Это, безусловно, наиболее частый способ видообразования у животных. Он бывает двух видов:

Заместительное видообразование

Географический барьер (река, гора, долина, океан, ледник и т. Д.) Разделяет ареал вида на несколько зон. В каждой из зон каждая популяция развивается независимо от других, возможно, давая начало новому виду. Так обстоит дело с карликовыми слонами, такими как Elephas falconeri на Сицилии .

Перипатрическое видообразование или видообразование по эффекту основателя

Небольшое количество особей создает новую популяцию за пределами ареала первоначального вида, например, после колонизации острова недалеко от побережья. Эта новая небольшая популяция может быстро превратиться в новый вид.

Эти популяции также могут вернуться к симпатии (вторичный контакт) и даже могут дать потомство, если изменения не были слишком значительными. В этом случае видообразование все еще может происходить, если есть слабость гибрида , то есть выживаемость / воспроизводимость гибрида ниже (даже немного), чем у двух популяций. В этом случае аллели, дающие возможность воспроизводиться с особями другой популяции, будут, следовательно, в невыгодном положении и исчезнут. Затем мы говорим о механизмах подкрепления, которые появляются, как только происходит начало воспроизводства (гибридная слабость).

Виды Panthera leo и Panthera tigris являются прекрасной иллюстрацией этой концепции. В настоящее время это два разных вида, они могут размножаться друг с другом только в неволе. Во время вторичного контакта, что львы и тигры могли поэтому все еще воспроизвести, но помеси тигра со львом и Ligers (гибридный) присутствует слабость (дефектные системы иммунитета для TIGRON . ). Таким образом, у львов, размножавшихся с тиграми, было меньше потомков, и они постепенно исчезли. В настоящее время в естественных условиях лев не воспроизводится с тигром. Это действительно видообразование.

Появление москита лондонского метро, подвида Culex pipiens mostus , также является примером продолжающегося аллопатрического видообразования. Во время строительства путей лондонского метро несколько комаров проникли в подземные туннели, где они больше питаются кровью млекопитающих (крыс, мышей, путешественников), в то время как население, живущее на открытом воздухе, преимущественно питается кровью птиц. Во время Второй мировой войны лондонцы, укрывшиеся там во время бомбардировок, жаловались на нападения этих прожорливых комаров. На первый взгляд, две формы Culex pipiens сосуществуют и все еще могут воспроизводиться друг с другом.

Легко понять, что успешное оплодотворение самки чихуахуа самцом сенбернара представляет собой двойную, исключительно физическую трудность для представителей вида Canis familisis :

практическая возможность вязки,
что хорошего срока беременности,

даже если гаметы совместимы in vitro : в этом конкретном случае - без существования посредников - началось бы расхождение, ведущее к возможному видообразованию.

И наоборот , некоторые расы Canis lupus скрещиваются с Canis familis и дают плодовитое потомство. Поэтому понятия расы и вида иногда содержат упрощенное сокращение сложности живых существ. (см. Классификация ). Это следует отметить , что в настоящее время этот пример уже не кажется уместным, собаки ( Canis Familiaris ) рассматривается как подвид Canis волчанка под названием Canis волчанка Familiaris .

Парапатрическое видообразование

В случае парапатрического видообразования расходящиеся популяции не изолированы полностью географически, но имеют узкую зону контакта. Однако миграция между популяциями ограничена, поскольку последние сохраняются в различных условиях окружающей среды (например, климатический градиент). Таким образом, естественный отбор играет важную роль в этом способе видообразования.

Парапатрические проблемы видообразования, такие как вороны ( Corvus sp. Western Palearctic): здесь можно найти ворон-падальщика ( Corvus corone ) на западе и серого ворона ( Corvus cornix ) на востоке, но эти два вида регулярно гибридизируются при контакте. зона, образующая узкую полосу, соединяющую Данию, восточную Австрию и южные французские Альпы.

Симпатрическое видообразование

Популяции, которые не изолированы географически, могут превращаться в отдельные виды. Здесь естественный отбор играет решающую роль в дивергенции популяций. Этот феномен остается спорным, но, кажется, доказан на некоторых рыбах (в частности, цихлидах ) или некоторых насекомых- фитофагах . Дифференциация видов также может быть результатом сексуального конфликта .

Вариант : у некоторых высших растений ( покрытосеменных ) два обычно не скрещивающихся вида могут давать фертильные гибриды при определенных условиях, связанных с удвоением числа хромосом, присутствующих в образующемся гибриде ( диплоидия ). Затем он может сохраняться, будучи неспособным к размножению с особями, принадлежащими к виду его родителей. Таким образом, это первый представитель нового вида без географической изоляции. Поэтому мы также говорим о симпатрическом видообразовании, которое, по-видимому, очень часто встречается у травянистых видов .

Видообразование по расстоянию

В этом случае два вида, не скрещивающиеся между собой, имеют ареалы распространения, связанные областью, занимаемой последовательностью скрещивающихся популяций, характеризующихся постепенным изменением характеристик. Видообразование по расстоянию или по круговому перекрытию (кольцевые виды или клинические вариации ) изучали в Зеленоватом Пуийо . Он также встречается у чаек Larus argentatus и Larus fuscus .

Гипотеза об удаленном видообразовании неандертальцев изучается, поскольку в популяции неандертальцев существует морфологический градиент от Ближнего Востока до Западной Европы.

Скорость видообразования

История эволюции показывает, что появление нового вида обычно занимает несколько сотен тысяч лет. Мы говорим об анагенезе в превращении целого вида в новый вид и о кладогенезе в случае четкого разделения между предковыми видами и дочерними видами.

Аллопатрическим , или географическим называют видообразование, которое происходит в результате пространственной (географической) изоляции популяций.

Географическая изоляция возникает, если популяции разделяют какие-либо физические преграды: большие расстояния, горы, реки и т. д.

Из-за пространственной изоляции миграция особей становится невозможной и популяции перестают обмениваться генами. При длительном разобщении популяций накапливается много отличий, что может привести к невозможности скрещивания их особей. В дальнейшем из таких популяций могут образоваться новые виды.

наличие трёх видов ландыша,имеющих географическую обособленность: в Европе распространён ландыш майский, на Кавказе растёт ландыш закавказский и на Дальнем востоке — ландыш кейске;
формированиевида синица сераяв восточной части ареала синицы большой (в Южной и Юго-Восточной Азии).

внутри ареала. В этом случае особи обитают вместе, но не могут скрещиваться из-за биологических различий.

Экологическое видообразование происходит, когда возникает экологическая изоляция популяций, связанная с изменением сроков размножения или переходом на разные виды пищи.

образование на скашиваемых лугах сезонных рас погремка большого, цветущих до покоса и после покоса;
сосуществование близких видов европейских белянок: капустницы, брюквенницы, репейницы, гусеницы, питающихся разными растениями;
формирование пяти видов синиц, обитающих в одном ареале и отличающихся способом питания: большая синица поедает крупных насекомых; лазоревка добывает мелких насекомых из расщелин коры; гаичка питается мелкими листоядными насекомыми, московка — насекомыми и семенами, а хохлатая — семенами хвойных деревьев.

Причинами внезапного видообразования могут быть мутации, полиплоидия или межвидовая гибридизацией, сопровождающаяся удвоением числа хромосом. В этих случаях сразу возникает репродуктивная изоляция особей и новый вид формируется быстро внутри одной популяции.

На нашей планете с самого ее рождения происходило множество различных процессов, которые в конце концов преобразовали мир в тот, что мы все сейчас видим. Одно из самых главных течений эволюции – это возникновение новых видов, а также преобразование старых, который называется видообразованием. Этот процесс происходит всегда, он может длиться годами, а может произойти и за считанные дни благодаря человеку. Именно поэтому в природе есть такое большое количество видов и пород.

Под данным понятием понимают процесс, при котором образуются новые виды и породы живых существ, а также изменение их со временем.

Существует две формы данного явления:

Филетическое – это процесс формирования новых видов, который проходит в течение несколько лет. В нем из одного типа появляется другой, без формирования дочерних клеток.

Дивергентное – это процесс, при котором из одного древнего предка образуются новые эволюционные типы и породы под воздействием окружающих сил.

Как уже говорилось выше, в природе существует всего 2 фактора, которые влияют на рассматриваемый процесс больше всего, это географический и биологический.

Биологическая изоляция – возникает под воздействием микроэволюции организма, мутаций и генетических изменений живого организма. Также при изменении числа хромосом, перестройки организма, изменения потребностей и многого другого. В конце концов, группа индивидов, которая отделилась от другого, создает свой новый класс и проживает на одном ареале, пока опять кто-то не отделится.

Биологическая изоляция подразделяется на:

Экологическую - при ней идет процесс образования новых видов живых существ, который происходит при освоении новых территорий, не выходя из их ареала обитания. Это разделение начинается по причине генетических различий индивидов, которым после нужны разные способы питания, или их плодородный сезон может начинаться в разные сезоны. В результате этого часто происходит биологическая изоляция.

Этологическую - происходит при невозможности живых существ размножаться по причине различий в половом поведении. Также это может произойти из-за генетических различий, мутаций, а также географической недоступности. И это является одной из главных причин не возникновения новых особей и видов.

Морфофизиологическую - обуславливается различиями в строении и функционировании половых органов живых существ. Скрещивание невозможно из-за различных критериев, например, размеров особей, различий в строении организма, из-за гибели половых клеток и других признаков. Из-за морфофизиологической изоляции образование новых особей или видов невозможно.

Генетическую - наступает в тот момент, когда между особями появляются существенные генетические различия. Можно привести и другие примеры, например: число и набор хромосом, серьезные мутации и прочие различия организмов. Из-за этого особи не могут вывести потомство, а если это и произойдёт, то детёныши вряд ли проживут большее дня или же будут очень слабыми и не смогут выжить в дикой природе.

В этом процессе есть два основных пути, благодаря которым и возникают новые виды живых существ:

Симпатрическое (экологическое) видообразование – это процесс в биологии, при котором происходит отделение группы особей от популяции, обитавшей на одном ареале. Разделение произошло по экологическим признакам, например, из-за изменения числа хромосом, мутаций, перестройки организма, психологических проблем или же дивергенции. Эти особи не могут жить вместе на одной территории, не могут размножаться, потому что из-за генетических различий потомство может просто не родиться, а если и появится на свет, то будет очень слабым для выживания в дикой природе.

Аллопатрическое (географическое) видообразование – это отделение одной группы особей от другой под воздействием географических факторов. Основные причины это постоянная борьба между особями, после чего вид разделяется на две группы и расходится, или же миграция, при которой особи могут разделиться. Например, из-за рек, гор, различных расщелин и многого другого.

В нашем мире все всегда стремится и идёт вперёд, включая живые организмы, которые постепенно развиваются под воздействием движущих сил природы. Довольно часто это развитие может произойти без ведома самих особей, из-за генетических различий или же окружающего мира.

Процесс видообразования довольно сложный, но если разобраться в теме глубже, немного изучить основные понятия, то все покажется довольно легким, а в результате вы узнаете много интересных вещей.

Образование нового вида происходит вследствие создания нового генофонда за счёт разрушения совокупности взаимосвязанных генов и хромосом родоначального вида.

Проблемы изучения

Изучение видообразования сталкивается с двумя трудностями: во-первых, видообразование в природе происходит в течение длительного времени, во-вторых, этот процесс у различных организмов протекает по-разному.

Способы видообразования

По признанию учёных, в настоящее время образование новых видов происходит в нескольких направлениях (рис. 41):

Дивергентное (истинное) видообразование происходит в результате изоляции вида. Таким образом, из одного вида образуется два (и более) новых.
Филетическое видообразование охватывает весь ареал вида и, таким образом, он постепенно превращается уже в другой.
Гибридизационное видообразование является результатом скрещивания двух различных видов.

Различают два основных способа видообразования:

Дивергенция

При изменении условий жизни число индивидуальных различий особей одного вида в результате естественного отбора увеличивается и отмечается расхождение признаков внутри вида. В результате внутри одного вида образуется несколько групп с разными признаками и свойствами. Естественно, что борьба за существование в большинстве случаев приведёт к постепенному вымиранию промежуточных форм и выживанию тех, которые приспособились к изменившейся среде. Таким путём от одного родоначального вида в историческом процессе образуется несколько новых видов.

Видообразование. Микроэволюция

Раздел ЕГЭ: 6.1. Вид, его критерии. Популяция — структурная единица вида и элементарная единица эволюции. Микроэволюция. Образование новых видов. Способы видообразования. Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы

Образование новых видов. Способы видообразования

Видообразование — возникновение новых биологических видов и изменение их во времени, пространстве.

Аллопатрический (географический). Возникновение нового вида в ходе распада родительского ареала вследствие территориальной изоляции.
Симпатрический (экологический). Возникновение нового вида в пределах материнского ареала вследствие изменений среды, мутаций, хромосомных перестроек и других явлений, приводящих к генетической изоляции. Особенность способа: всегда приводит к возникновению нового вида, морфологически близкого к исходному.

Прямое преобразование одного вида в другой (филетическое видообразование).
Скрещивание организмов, разнородных в наследственном отношении (гибридизация).
Расхождение признаков (дивергенция).

Биологическая изоляция приводит к изменению количества хромосом, различию в наборе генов, утрате способности к скрещиванию, образованию плодовитого потомства.

Микроэволюция

Микроэволюция — совокупность эволюционных процессов, протекающих внутри вида и приводящих к видообразованию.

Элементарная эволюционная единица	популяция	Особи популяции генетически неравноценны; популяция существует длительный промежуток времени
Элементарное эволюционное явление	мутации	Изменение генофонда популяции

Элементарные эволюционные факторы НЕнаправленного характера:

популяционные волны	Колебание численности особей в популяции
изоляция	Преграды к свободному скрещиванию особей
дрейф генов	Изменение частот встречаемости аллелей в популяции

Элементарные эволюционные факторы направленного характера:

Естественный отбор ⇒ Процесс выживания организмов с полезными признаками и гибели организмов с вредными признаками в данных условиях среды.

Читайте также: