Почему гибриды различных видов организмов стерильны кратко

Обновлено: 28.06.2024

Причина бесплодия отдаленных гибридов заключается в различии их хромосом. Каждая хромосома представлена только одним гомологом, в результате чего образование гомологичных пар (бивалентов) в мейозе становится невозможным. То есть мейотический фильтр, возникающий при отдаленной гибридизации, препятствует образованию нормальных половых клеток у особей и их половому размножению.

Хромосомы разного строения у межвидовых гибридов не способны конъюгировать. При нормальном течении мейоза гомологичные пары сближаются, частично обмениваются генами, после чего расцепляются и по нитям веретена деления расходятся к разным полюсам делящейся клетки. При скрещивании же отдаленных гибридов хромосомы, не имеющие пары, не расходятся к различным полюсам, а хаотично, произвольно попадают в формирующиеся гаметы. Такие половые клетки обычно нежизнеспособны.

Известный пример – мул – гибрид лошади и осла. Будучи вполне жизнеспособным, мул бесплоден из-за нарушений в мейозе: не гомологичные хромосомы не коньюгируют, и не формируются биваленты. Хромосомы не расходятся в разные клетки. В результате половые клетки не образуются, и организм не может оставить потомство. Перечисленные механизмы, предотвращающие обмен генами между видами, имеют неодинаковую эффективность, но в комплексе в природных условиях они создают практически непроницаемую генетическую изоляцию между видами.

Вопрос 1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями (географическая, репродуктивная и временная изоляция). Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неоднородных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появления нового вида. Те же механизмы препятствуют скрещиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.

Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не образуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла, бесплодны гибриды белуги и севрюги.

Видом называют совокупность организмов, характеризующихся общностью происхождения, обладающих наследственным сходством всех признаков и свойств и способных к бесконечному воспроизведению самих себя при скрещивании.

2. Какие критерии вида вам известны?

Критерии вида: морфологический, физиологический, генетический, экологический, географический, исторический, этнологический.

Вопросы

1. Что понимают под микроэволюцией?

Эволюционные изменения, протекающие на популяционно-видовом уровне организации живого, называют микроэволюцией.

2. Почему изоляцию считают ключевым фактором видообразования?

Пока особи разных популяций внутри вида хоть изредка могут скрещиваться в природе и давать плодовитое потомство, т.е. пока существует ноток генетической информации между популяциями, вид остается целостной и единой системой. Однако в результате сильного давления изоляции поток генов может прерваться и изолированные популяции, накопив изменения под влиянием всегда действующих элементарных эволюционных факторов, могут перестать скрещиваться при последующих встречах. Возникновение репродуктивной изоляции между разными популяциями означает разделение одного вида на два, т.е. идет процесс видообразования. Значит, вопрос о том, как образуются новые виды, тождествен вопросу, как между популяциями внутри вида возникает репродуктивная изоляция.

3. Какое значение имеет репродуктивная изоляция для процессов микроэволюции?

Важнейшим изолирующим механизмом, который обеспечивает точный критерий для определения принадлежности данных организмов к одному виду, является репродуктивная изоляция. Особи одного вида могут скрещиваться друг с другом, но никогда - с организмами другого вида.

4. Почему гибриды различных видов организмов обычно неспособны к воспроизведению потомства (стерильны)? Приведите примеры известных вам межвидовых гибридов.

При скрещивании различных видов потомство обычно бывает стерильным т.к. число хромосом у разных видов различно. Несходные хромосомы не могут нормально сходиться в пары в процессе мейоза, и образующиеся половые клетки не получают нормального набора хромосом.

Задания

1. Используя рисунок 78, охарактеризуйте основные этапы географического видообразования.

Первым этапом можно считать наличие единой исходной популяции.

На втором этапе географический барьер приводит к возникновению двух популяций. Это может быть физическая или географическая преграда - река, канал, карьер и т. д. Наличие барьера препятствует свободному скрещиванию особей, а значит - генному обмену.

На третьей стадии две популяции становятся генетически различными. Со временем эти различия становятся столь значительными, что включаются те или иные механизмы репродуктивной изоляции.

На четвертом этапе репродуктивная изоляция сохраняется после исчезновения барьера.

2. Изучив основной текст параграфа и познакомившись с дополнительным текстом, сделайте предположение о том, какие ещё формы видообразования могут иметь место в природе. На каких изолирующих механизмах они могут быть основаны?

В зависимости от того, в результате каких изолирующих механизмов — пространственных или иных — возникает вид, различают две формы видообразования: 1) географическое, когда виды возникают из пространственно разобщенных популяций; 2) биологическое, когда виды возникают на единой территории.

Примером биологического видообразования может служить образование сезонных рас погремка большого. На нескашиваемых лугах в природе погремок цветет все лето. Но когда регулярно начали косить траву в середине лета, погремки, цветущие в это время, не смогли давать семена. В процессе естественного отбора, связанного с деятельностью человека, сохранялись и оставляли семена только те растения, которые цветут либо до, либо после скашивания. Так возникли подвиды большого погремка, изолированные по срокам цветения. Подобное видообразование (с наступлением экологической изоляции) часто называют экологическим.

Сюда же относятся также случаи возникновения новых видов на основе полиплоидии и отдаленной гибридизации. Так, разные виды картофеля имеют хромосомные наборы из 12, 24, 48, 72 хромосом; хризантемы — из 9,18, 27, 36, 45, . 90. Это дает основание считать, что эти виды образовались из исходного путем кратного увеличения числа хромосом. Такие процессы хорошо моделируются в лабораторных условиях путем задержки расхождения хромосом в митозе. Полиплоиды, как правило, более жизне- и конкурентоспособны и могут вытеснять родительский вид.

В природе может возникать также отдаленная гибридизация между видами с последующим удвоением хромосом в геноме. Например, по берегам реки Алдан растет небольшая популяция растения рябинокизильника, берущего начало от межвидового гибрида рябины и кизильника. Считается, что более 1/3 всех видов цветковых растений имеет гибридогенное происхождение. Экспериментально доказано, что таково происхождение видов сливы, малины, пшеницы, капусты, хлопчатника, мятлика, пикульника, брюквы, табака, полыни, ирисов и др.

Изолирующие механизмы — это те, которые приводят к ограничению генного обмена между популяциями.

Появление изолирующих механизмов у особей одной популяции, связанные с приспособлением их к обитанию в неодно­родных условиях среды одного ареала, приводит к образованию нового подвида и, как следствие, возможности появле­ния нового вида.

Те же механизмы препятствуют скре­щиванию между особями близких видов в тех случаях, когда они живут на одной территории.

Вопрос 2. Какие виды изолирующих механиз­мов вам известны? Приведите примеры.

На Гавайских островах обитает два ви­да фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида живут в одних и тех же местах, питаясь соком одного и то­го же древесного растения. При этом один вид питается соком, стекающим по ство­лам и ветвям в верхних ярусах дерева, в то время как другой — лужицами сока на лесной подстилке. Скрещивания меж­ду этими видами никогда не происходит из-за их пространственной разобщен­ности.

Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют различные ви­ды светлячков. Для каждого из обитаю­щих вместе видов характерна определен­ная световая траектория и типы испускае­мых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации — ко­роткими или длинными в виде устойчивых отблесков. При спаривании особи подбира­ют друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показыва­ет, что изоляция между популяциями мо­жет закрепляться путем формирования оп­ределенных типов поведения — выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того или иного типа.

Цветочную пыльцу некоторых видов растений, например орхидей, разносят лишь определенные виды животных, чье инстинктивное поведение — залог того, что генный обмен будет происходить толь­ко среди особей своего вида.

Наконец, у многих животных период размножения начинается при строго опре­деленных сочетаниях внешних факторов (например, температуры и освещенности). Эти факторы действуют на них как сигна­лы к началу спаривания. Разные виды ре­агируют на одни и те же факторы по-раз­ному, благодаря этому сроки размноже­ния у них не совпадают.

Изолирующие механизмы препятству­ют развитию организма из зиготы, образо­вавшейся в результате слияния гамет самца и самки разных видов. Гибриды, возникшие таким образом, обычно быстро погибают или остаются бес­плодными. Так, бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и собо­ля, лошади и осла (мулы).

Вопрос 3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?

У межвидовых гибридов срабатывают изолирующие механизмы. Обычно они связаны с тем, что в организме гибридов невозможен мейоз, вследствие чего не об­разуются половые клетки. Например, вследствие этого стерилен мул — гибрид лошади и осла.

Читайте также: