IZOLACJA GEOGRAFICZNA: ZALETY, WADY I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Izolacji geograficznej jest terminem stosowanym w dziedzinie biologii ewolucyjnej i ekologiczne w odniesieniu do rozdzielenia przestrzennego grupy organizmów. Może wystąpić w wyniku zdarzenia naturalnego, takiego jak zmiany w geologii regionu lub przez sztuczne struktury.

W większości przypadków izolacją gatunków jest obecność różnego rodzaju barier naturalnych, takich jak między innymi oceany, jeziora, góry, które mogą drastycznie ograniczyć kontakt między osobnikami w populacji.

Źródło: NASA, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Gdy dwie grupy osobników rozdzielą się, dwa środowiska, na które były narażone, wywierają na jednostki różne presje selekcyjne, zmuszając je do podążania różnymi ścieżkami ewolucyjnymi.

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

W zależności od wielkości separacji i czasu jej utrzymania mogą wystąpić zdarzenia specjacyjne: powstanie nowych gatunków, zwiększając tym samym różnorodność grupy.

W ten sam sposób izolacja może również prowadzić do wyginięcia grupy osobników z powodu braku różnorodności genetycznej lub z powodu procesów chowu wsobnego.

Zalety i wady

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

Poniżej opiszemy szczegółowo każdy z procesów, traktując specjację jako „zaletę”, ponieważ zwiększa ona różnorodność i wymieranie jako „wadę”:

Specjacja

Proces powstawania nowych gatunków jest przedmiotem zainteresowania biologów ewolucyjnych. Znaczący udział w opisie tego zjawiska miał ornitolog Ernst Mayr. Według Mayra na specjację wpływają dwa czynniki: izolacja i dywergencja genetyczna zaangażowanych osób.

Po pierwsze, aby dwie populacje były dostatecznie zróżnicowane, aby można je było uznać za gatunek, należy przerwać przepływ genów między nimi. Innymi słowy, nie mogą się rozmnażać.

Po drugie, dywergencja genetyczna musi zaistnieć w okresie izolacji w taki sposób, aby w przypadku ponownego spotkania się osobników - ze względu na załamanie się bariery, która je początkowo dzieliła - proces reprodukcji nie będzie efektywny, a ich potomstwo będzie miało relatywnie większą sprawność. niższy niż ich rodzice.

Skuteczność procesu izolacji geograficznej w celu wytworzenia specjacji zależy od kilku czynników charakterystycznych dla grupy, która się dzieli, takich jak zdolność do poruszania się.

Specjacja allopatyczna

Zdarzenie izolacji geograficznej, które prowadzi do procesów specjacji poprzez oddzielenie bariery nie do pokonania, nazywa się specjacją allopatyczną, termin wywodzący się z greckich korzeni, który dosłownie oznacza „w innym kraju”.

Kiedy gatunki są fizycznie izolowane, stają w obliczu różnych warunków środowiskowych i presji selekcyjnej, które prowadzą je różnymi ścieżkami ewolucyjnymi.

Weźmy jako hipotetyczny przykład populację jaszczurek odizolowaną przez rzekę, warunki pogodowe po lewej stronie mogą być chłodniejsze niż po prawej stronie. Zatem mechanizmy naturalnej selekcji i dryfu genów będą działać niezależnie, prowadząc do postępującego różnicowania jaszczurek.

W ten sposób osobniki uzyskują inne cechy, między innymi ekologiczne, etologiczne, fizjologiczne w porównaniu z gatunkiem rodzicielskim. W takim przypadku, gdy bariera izolacji była wystarczająca, aby sprzyjać zdarzeniu specjacji, nie może być przepływu genów, jeśli dwa powstałe gatunki spotkają się ponownie.

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

Wygaśnięcie

Gdy separacja jednostek następuje dzięki barierom, których nie można przekroczyć, niektóre grupy mogą wyginąć.

W przypadku oddzielenia od gatunku rodzicielskiego, różnorodność grupy może być niewielka i nie dostosuje się do nowych presji narzuconych przez nowe środowisko, z którym się boryka.

Podobnie, jeśli odseparowana populacja jest reprezentowana przez niewielką liczbę osobników, chów wsobny (krzyżowanie bliskich krewnych) może mieć negatywne konsekwencje.

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

Na przykład, jeśli w rodzinie istnieje gen określonej patologii, który jest wyrażany tylko wtedy, gdy osobnik ma oba allele (homozygotyczny recesywny) i krzyżuje się dwoje rodzeństwa, istnieje większe prawdopodobieństwo, że potomstwo ma oba allele choroby, w przeciwieństwie do skrzyżowanie z osobą, która nie posiada wspomnianego szkodliwego allelu.

Podobnie, gdy ludzkie konstrukcje pozbawiają zwierzęta przemieszczania się w pożądane miejsca, ich populacja może się zmniejszyć z powodu braku pożywienia.

Przykłady

Izolacja i specjacja wiewiórek antylop w Wielkim Kanionie Kolorado

W Wielkim Kanionie jest to formacja o niezwykłych wymiarach, wyrzeźbiona przez 2000 lat przez rzekę Kolorado. Znajduje się w północnej Arizonie Stanów Zjednoczonych.

Na tym terenie zamieszkują dwa gatunki wiewiórek, które według badań są produktem allopatycznej specjacji. Jeden z gatunków żyje w lewym regionie, a drugi w prawym, oddzielone minimalną odległością. Jednak te dwa gatunki nie są zdolne do krzyżowania się.

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

Izolacja i specjacja ryb z rzeki Kongo

Jak dotąd koncepcje opisane dla gatunków wodnych mogą być trudne do zastosowania. Jednak jest to możliwe.

Pielęgnice to rodzina ryb charakteryzująca się ogromną różnorodnością występującą w rzece Kongo. Ta specyfika zwróciła 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 jej burzliwymi wodami, stanowiła bariery uniemożliwiające kontakt - a tym samym przepływ genów - gatunków ryb, które były bardzo Blisko.

Bibliografia

1. Adds, J., Larkcom, E. i Miller, R. (2004). Genetyka, ewolucja i bioróżnorodność. Nelson Thornes.
2. Amerykańskie Muzeum Historii Naturalnej. (2017). Ewolucja ryb rzeki Kongo ukształtowana przez intensywne bystrza: badania genomu w dolnym Kongu ujawniają zróżnicowanie w mikroskali. ScienceDaily. Pobrane 16 października 2018 ze strony www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm
3. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, BE (2004). Biologia: nauka i przyroda. Edukacja Pearson.
4. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie na biologię. Panamerican Medical Ed.
5. Mayr, E. (1997). Ewolucja i różnorodność życia: wybrane eseje. Harvard University Press.
6. Rice, S. (2007). Encyklopedia ewolucji. Fakty dotyczące akt.
7. Tobin, AJ i Dusheck, J. (2005). Pytanie o życie. Cengage Learning.