Zalety, wady i przykłady izolacji geograficznej



The izolacja geograficzna to termin używany w biologii ewolucyjnej i ekologii w odniesieniu do przestrzennego oddzielenia grupy organizmów. Może wystąpić z powodu zdarzenia naturalnego, takiego jak zmiany w geologii regionu lub sztuczne struktury.

W większości przypadków gatunki są izolowane przez obecność naturalnych barier różnych typów, nazywanych między innymi oceanami, jeziorami, górami, które mogą drastycznie zmniejszyć kontakt między jednostkami populacji.

Po rozdzieleniu się dwóch grup jednostek, dwa środowiska, na które były narażone, wywierają różny nacisk na jednostki, zmuszając je do podążania różnymi ścieżkami ewolucyjnymi..

Siły ewolucyjne doboru naturalnego i dryfu genów spowodują zmiany częstotliwości alleli nowych grup, odróżniając je od populacji rodzicielskiej.

W zależności od wielkości separacji i czasu jej trwania może wystąpić zdarzenie specjacji: tworzenie nowych gatunków, zwiększając tym samym różnorodność grupy.

Podobnie izolacja może również prowadzić do wymarcia grupy osób z powodu braku różnorodności genetycznej lub procesów chowu wsobnego.

Indeks

  • 1 Zalety i wady
    • 1.1 Specjacja
    • 1.2 Specjacja allopatyczna
    • 1.3 Wymieranie
  • 2 Przykłady
    • 2.1 Izolacja i specjacja w wiewiórce antylopy w Wielkim Kanionie Kolorado
    • 2.2 Izolacja i specjacja w rybach rzeki Kongo
  • 3 referencje

Zalety i wady

Izolację geograficzną organizmów można przełożyć na dwa procesy: specjację, w której pojawiają się nowe gatunki lub wyginięcie grupy, która doświadczyła izolacji.

Następnie opiszemy dogłębnie każdy z procesów, rozumiejąc specjację jako „przewagę”, ponieważ zwiększa ona różnorodność i wyginięcie jako „wadę”:

Specjacja

Proces tworzenia nowych gatunków jest interesujący dla biologów ewolucyjnych. Ornitolog Ernst Mayr wniósł ogromny wkład w opis tego zjawiska. Według Mayra na specjację wpływają dwa czynniki: izolacja i rozbieżność genetyczna zaangażowanych osób.

Po pierwsze, aby dwie populacje mogły się wystarczająco odróżnić, aby mogły być uznane za gatunki, przepływ genów między nimi musi zostać przerwany. Innymi słowy, nie powinny się rozmnażać.

Po drugie, rozbieżność genetyczna musi pojawić się w okresie izolacji w taki sposób, że jeśli jednostki spotkają się ponownie - z powodu załamania się bariery, która początkowo je rozdzieliła - proces reprodukcji nie będzie skuteczny, a ich potomkowie będą mieli fitness stosunkowo niższy niż ich rodzice.

Skuteczność procesu izolacji geograficznej w celu wytworzenia specjacji zależy od kilku czynników nierozerwalnie związanych z grupą, która się rozdziela, takich jak zdolność do poruszania się.

Specjacja allopatyczna

Zdarzenie izolacji geograficznych, które powoduje procesy specjacji poprzez oddzielenie bariery nie do pokonania, nazywane jest specjacją allopatyczną, termin wywodzący się z greckich korzeni, co dosłownie oznacza „w innym kraju”.

Gdy gatunki zostaną fizycznie odizolowane, staną w obliczu różnych warunków środowiskowych i presji selektywnych, które prowadzą ich przez różne ścieżki ewolucyjne..

Weźmy jako hipotetyczny przykład populację jaszczurek izolowanych przez rzekę, warunki klimatyczne po lewej stronie mogą być chłodniejsze niż warunki po prawej stronie. Zatem mechanizmy doboru naturalnego i dryfu genów będą działać niezależnie, prowadząc do postępującego różnicowania jaszczurek.

W ten sposób jednostki nabywają różne cechy, między innymi, ekologiczne, etologiczne, fizjologiczne, w porównaniu z gatunkami rodzicielskimi. W takim przypadku, że bariera izolacyjna była wystarczająca, aby zjednać sobie specjację, nie powinno być żadnego przepływu genów, jeśli dwa powstałe gatunki znów się połączą.

Wśród biologów istnieje zgoda co do znaczenia specjacji allopatycznej w tworzeniu nowych gatunków, ponieważ skutecznie ogranicza przepływ genów między organizmami.

Wymieranie

Gdy separacja jednostek następuje z powodu barier, których nie można przekroczyć, niektóre grupy mogą wyginąć.

Po oddzieleniu od gatunków rodzicielskich różnorodność grupy może być niska i może nie dostosować się do nowych presji narzucanych przez nowe środowisko, z którym się spotykają..

Podobnie, jeśli populacja oddzielona jest reprezentowana przez niewielką liczbę osobników, chów wsobny (krzyżowanie między bliskimi krewnymi) może mieć negatywne konsekwencje.

Sam Karol Darwin był już świadomy negatywnych skutków inbredu na naturalne populacje. Podczas krzyżowania bliskich krewnych istnieje większe prawdopodobieństwo, że pewne szkodliwe allele są wyrażane.

Na przykład, jeśli w rodzinie znajduje się gen dla pewnej patologii, która jest wyrażana tylko wtedy, gdy osobnik ma oba allele (homozygotyczny recesywny), a dwa krzyżują się z rodzeństwem, istnieje większe prawdopodobieństwo, że potomstwo niesie oba allele choroby, w przeciwieństwie do krzyżowanie z osobą, która nie ma tego szkodliwego allelu.

Podobnie, kiedy ludzkie konstrukcje pozbawiają zwierzęta podróży do pożądanych miejsc, ich populacja może się zmniejszyć z powodu braku pożywienia..

Przykłady

Izolacja i specjacja w wiewiórki antylop w Wielkim Kanionie Kolorado

W Wielkim Kanionie jest formacja nadzwyczajnych wymiarów, która została wyrzeźbiona przez 2000 lat przez rzekę Kolorado. Znajduje się w północnej Arizonie Stanów Zjednoczonych.

W tym regionie istnieją dwa gatunki wiewiórek, które według badań są produktem zdarzenia specjacji allopatycznej. Jeden z gatunków żyje w lewym regionie, a drugi w prawej, oddzielony minimalną odległością. Jednak te dwa gatunki nie są w stanie przejść.

Natomiast gatunki, które mają zdolność swobodnego poruszania się po obu stronach kanionu, nie wykazały żadnych oznak specjacji.

Izolacja i specjacja w rybach rzeki Kongo

Stosowanie dotychczas opisanych pojęć dotyczących gatunków wodnych może być trudne. Jednak jest to możliwe.

Pielęgnice to rodzina ryb charakteryzujących się ogromną różnorodnością w rzece Kongo. Ta szczególność przyciągnęła uwagę ichtiologów, którzy starali się zrozumieć, dlaczego rzeka jest zamieszkana przez tak wiele gatunków i jakie czynniki sprzyjają masowym wydarzeniom specjacyjnym.

Po zbadaniu konformacji rzeki naukowcy doszli do wniosku, że hydrologia rzeki, spowodowana przez jej burzliwe wody, funkcjonowała jako bariery uniemożliwiające kontakt - a zatem przepływ genów - gatunków ryb, które były bardzo blisko.

Referencje

  1. Adds, J., Larkcom, E. i Miller, R. (2004). Genetyka, ewolucja i bioróżnorodność. Nelson Thornes.
  2. Amerykańskie Muzeum Historii Naturalnej. (2017). Ewolucja ryb w rzece Kongo kształtowana przez intensywne bystrza: badanie genomiczne w dolnym Kongu ujawnia zróżnicowanie w mikroskali. ScienceDaily. Źródło: 16 października 2018 r. Ze strony www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm
  3. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, B. E. (2004). Biologia: nauka i natura. Pearson Education.
  4. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Ed. Panamericana Medical.
  5. Mayr, E. (1997). Ewolucja i różnorodność życia: wybrane eseje. Harvard University Press.
  6. Rice, S. (2007).Encyklopedia ewolucji. Fakty na temat pliku.
  7. Tobin, A. J. i Dusheck, J. (2005). Pytanie o życie. Nauka Cengage.