Jak izolacja prezygotyczna prowadzi do nowych gatunków?

Pięć mechanizmów, które zachęcają do ewolucji

Christian Wilt / Getty Images

Izolacja mechaniczna — niekompatybilność narządów płciowych — jest prawdopodobnie najprostszym sposobem powstrzymania osobników przed rozmnażaniem się między sobą. Niezależnie od tego, czy chodzi o kształt organów rozrodczych, lokalizację, czy różnice w wielkości, które uniemożliwiają osobnikom łączenie się, gdy organy płciowe nie pasują do siebie, kojarzenie się jest mało prawdopodobne.

W roślinach izolacja mechaniczna działa nieco inaczej. Ponieważ wielkość i kształt nie mają znaczenia dla rozmnażania roślin, mechaniczna izolacja zwykle wynika z zastosowania dla roślin innego zapylacza. Na przykład zakład, który jest skonstruowany dla zapylanie pszczół nie będzie kompatybilny z kwiatami, na których polegają kolibry rozprzestrzeniać swój pyłek. Chociaż nadal jest to wynikiem różnych kształtów, to nie kształt rzeczywistych gamet ma znaczenie, ale raczej niezgodność kształtu kwiatu i zapylacza.

02 z 05

Czasowa izolacja

Danita Delimont / Getty Images

Różne gatunki mają zwykle różne sezony lęgowe. Czas trwania cykli płodności kobiet może skutkować czasową izolacją. Podobne gatunki mogą być fizycznie kompatybilne, ale nadal mogą się nie rozmnażać ze względu na pory godowe występujące w różnych porach roku. Jeśli samice jednego gatunku są płodne w danym miesiącu, ale samce nie są w stanie rozmnażać się o tej porze roku, może to prowadzić do izolacji reprodukcyjnej między dwoma gatunkami.

Czasami okresy godowe bardzo podobnych gatunków nieco się pokrywają. Jest to szczególnie ważne, jeśli gatunek żyje na różnych obszarach, nie pozostawiając szans na hybrydyzację. Wykazano jednak, że podobne gatunki żyjące na tym samym obszarze na ogół nie mają faz nakładania się godów, nawet jeśli mają miejsce w różnych środowiskach. Najprawdopodobniej jest to charakter adaptacyjny mający na celu ograniczenie konkurencji o zasoby i partnerów.

03 z 05

Izolacja behawioralna

Fotografia: Jessie Reeder / Getty Images

Inny rodzaj prezygotycznej izolacji między gatunkami ma związek z zachowaniami osobników, aw szczególności zachowaniami w czasie godów. Nawet jeśli dwie populacje różnych gatunków są kompatybilne mechanicznie i czasowo, ich rzeczywiste rytualne zachowania godowe mogą wystarczyć, aby utrzymać gatunki w izolacji reprodukcyjnej od siebie.

Rytuały godowe, wraz z innymi niezbędnymi zachowaniami godowymi, takimi jak zawołania i tańce godowe, są bardzo potrzebne samcom i samicom tego samego gatunku, aby wskazać, że nadszedł czas na rozmnażanie. Jeśli rytuał godowy zostanie odrzucony lub nie zostanie rozpoznany, wówczas nie nastąpi łączenie się w pary, a gatunki zostaną reprodukcyjnie odizolowane od siebie.

Na przykład ptak niebieskonogi głuptak ma bardzo skomplikowany taniec godowy, który samce muszą wykonać, aby uwieść samicę. Samica albo zaakceptuje, albo odrzuci postępy samca, jednak inne gatunki ptaków, które nie mają tego samego tańca godowego, zostaną całkowicie zignorowane przez samicę – co oznacza, że ​​nie mają szans na rozmnażanie się z samicą głuptaka niebieskonogiego.

04 z 05

Izolacja siedliska

Martin Harvey / Getty Images

Nawet bardzo blisko spokrewnione gatunki mają preferencje dotyczące tego, gdzie żyją i gdzie się rozmnażają. Czasami te preferowane miejsca wydarzeń reprodukcyjnych są niekompatybilne między gatunkami, co prowadzi do tak zwanej izolacji siedlisk. Oczywiście, jeśli osobniki dwóch różnych gatunków nie mieszkają blisko siebie, nie będzie możliwości rozmnażania się. Ten rodzaj izolacji reprodukcyjnej prowadzi do jeszcze dalszej specjacji.

Jednak nawet różne gatunki żyjące w tym samym miejscu mogą nie być kompatybilne ze względu na ich preferowane miejsce rozmnażania. Niektóre ptaki preferują określony rodzaj drzewa, a nawet różne części tego samego drzewa, aby składać jaja i zakładać gniazda. Jeśli w okolicy przebywają podobne gatunki ptaków, wybiorą inne miejsca i nie będą się krzyżować. Dzięki temu gatunki są oddzielone i nie mogą się ze sobą rozmnażać.​

05 z 05

Izolacja gametyczna

Raimundo Fernandez Diez ?Getty Images?

Izolacja gametyczna zapewnia, że ​​tylko plemniki tego samego gatunku mogą przeniknąć do komórki jajowej tego gatunku, a nie innych. Podczas rozmnażania płciowego żeńskie jajo jest połączone z męskim plemnikiem i razem tworzą zygotę. Jeśli plemnik i komórka jajowa nie są zgodne, zapłodnienie nie może nastąpić. Ze względu na pewne sygnały chemiczne emitowane przez komórkę jajową plemniki mogą nawet nie być do niej przyciągane. Innym czynnikiem zapobiegającym fuzji jest plemnik, który nie może przeniknąć do komórki jajowej ze względu na swój własny skład chemiczny. Każdy z tych powodów jest wystarczający, aby udaremnić fuzję i zapobiec tworzeniu się zygoty.

Ten rodzaj izolacji reprodukcyjnej jest szczególnie ważny dla gatunków, które rozmnażają się zewnętrznie w wodzie. Na przykład samice większości gatunków ryb po prostu wypuszczają jaja do wody w preferowanym miejscu lęgowym. Następnie pojawiają się samce tego gatunku i uwalniają swoje plemniki nad jajami, aby je zapłodnić. Ponieważ jednak odbywa się to w środowisku płynnym, część plemników jest wymiatana przez cząsteczki wody i rozpraszana. Gdyby nie istniały mechanizmy izolacji gamet, każdy plemnik mógłby łączyć się z dowolnym jajkiem, co skutkowałoby hybrydami dowolnego gatunku, który akurat kojarzył się w tamtejszej wodzie.