SPECJACJA SYMPATRYCZNA: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2025

Sympatryczna specjacji jest typu specjacji, który występuje, gdy dwie grupy tych samych gatunków, żyjących w tym samym miejscu geograficznym Evolve w inny sposób, w którym nie mogą już się krzyżować, a następnie rozważyć różne gatunki.

Ogólnie rzecz biorąc, kiedy populacje są fizycznie rozdzielone, pojawia się pewna izolacja reprodukcyjna, to znaczy osobniki w jednej populacji tracą zdolność do krzyżowania się z osobnikami z drugiej populacji.

Bakterie Synechococcus, u których zaobserwowano specjację współczulną

Przykłady specjacji sympatycznej są często dyskutowane, ponieważ muszą one zawierać przekonujące dowody na to, że nowy gatunek pochodzi od tego samego gatunku przodków, a także istnienie izolacji reprodukcyjnej i że przyczyną pojawienia się nowego gatunku nie jest allopatria (specjacja allopatric).

Specjację sympatryczną można zaobserwować w wielu różnych typach organizmów, w tym w bakteriach, pielęgnicach i muchówkach jabłoniowych. Jednak w naturze może być trudno stwierdzić, kiedy występuje lub miała miejsce specjacja sympatyczna.

Specjacja sympatryczna jest wyjątkowa, ponieważ ma miejsce, gdy dwie subpopulacje tego samego gatunku zajmują to samo terytorium lub dzielą terytoria, które w znacznym stopniu się pokrywają.

Chociaż obszar, na którym żyją organizmy, jest taki sam, można je podzielić na dwie różne grupy, które ostatecznie stają się tak różne genetycznie od siebie, że nie mogą się już rozmnażać.

Kiedy dwie grupy nie mogą już rozmnażać się i pozostawić płodnego potomstwa, uważa się je za różne gatunki. Jednak ustalenie, czy miała miejsce specjacja, jest typu sympatrycznego, może być trudne, co wywołało wiele dyskusji wśród badaczy biologii ewolucyjnej.

Na przykład pierwotnie sądzono, że dwa blisko spokrewnione gatunki kolczaste wyewoluowały w wyniku specjacji sympatrycznej, ale późniejsze badania sugerują, że te dwa różne gatunki niezależnie skolonizowały jezioro.

Pierwsza kolonizacja doprowadziła do pojawienia się jednego gatunku kolczastego, podczas gdy inne gatunki wyewoluowały z drugiej kolonizacji.

Charakterystyka specjacji sympatrycznej

Jerry Coyne i H. Allen Orr opracowali cztery kryteria pozwalające stwierdzić, czy gatunki powstały w sympatii:

1-Terytoria gatunku muszą się znacząco pokrywać.

2-Musi być pełna specjacja (to znaczy, że oba gatunki nie mogą się krzyżować i pozostawić płodnego potomstwa).

3-Gatunek musi być gatunkiem siostrzanym (najbardziej spokrewnionym ze sobą) lub częścią grupy obejmującej przodka i wszystkich jego potomków.

4-Historia terytorium geograficznego i ewolucja gatunku muszą być takie, że allopatia wydaje się bardzo nieprawdopodobna, ponieważ specjacja sympatyczna jest znacznie rzadsza niż allopatyczna.

Przykłady specjacji sympatrycznej

W roślinach

Specjacja sympatryczna jest bardziej powszechna w świecie roślin. Na przykład rośliny rodzicielskie wytwarzają potomstwo, które jest poliploidalne. Dlatego potomstwo żyje w tym samym środowisku, co jego rodzice, ale jest izolowane reprodukcyjnie.

To zjawisko specjacji, w którym pośredniczą poliploidy, zachodzi w następujący sposób. Zwykle osoby mają dwa zestawy chromosomów (diploidalne), po jednym od każdego z rodziców.

Jednak podczas podziału komórki mogą wystąpić błędy w rozmieszczeniu chromosomów, co spowoduje powstanie potomstwa z dwukrotnie większą liczbą kopii (tetraploidia).

Posiadanie więcej niż dwóch zestawów chromosomów jest uważane za poliploidię (poli = wiele). W takich przypadkach izolacja reprodukcyjna nieuchronnie występuje, ponieważ populacja osobników poliploidalnych nie może krzyżować się z populacją osobników diploidalnych.

W bakteriach

W przyrodzie rzadko obserwowano prawdziwe przykłady specjacji sympatycznej. Uważa się, że specjacja sympatyczna występuje częściej u bakterii, ponieważ bakterie mogą wymieniać geny z innymi osobnikami, które nie są ani rodzicami, ani potomkami, w procesie znanym jako poziomy transfer genów.

Specjację sympatryczną obserwowano m.in. u Bacillus, u bakterii z gatunku Synechococcus, u Vibrio splendidus bakterioplankton.

Podgrupy gatunków, które przechodzą specjację sympatryczną, będą wykazywać niewielką różnicę, ponieważ rozchodzą się one przez stosunkowo krótki czas w stosunku do skali czasu, w której zachodzi ewolucja.

Uważa się, że istotnym czynnikiem w przypadku specjacji sympatycznej jest adaptacja do warunków środowiskowych. Jeśli niektórzy członkowie wyspecjalizowali się w życiu w określonym środowisku, ta podgrupa może nadal zajmować inną niszę środowiskową iz czasem ewoluować w nowy gatunek.

U pielęgnic

Dobór sympatyczny może być również wynikiem połączenia doboru płciowego i czynników ekologicznych. Badania afrykańskich pielęgnic w jeziorze Nyasa i innych jeziorach we wschodnioafrykańskim systemie szczelinowym rejestrują tak zwane stada gatunków (osobniki tego samego gatunku, które „gromadzą się” w duże skupisko), które powstały w jeziorach w sposób ekologiczny. mundury.

Taki stan znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo, że allopatria jest przyczyną specjacji i może spowodować, że grupy samic w populacji będą wykazywać wysokie powinowactwo do mężczyzn o różnych skrajnych cechach fenotypowych, takich jak ślady łusek i kończyny. Różnią się wielkością od przeciętnych osobników.

Inne badania sugerują, że sympatia między pielęgnicami występuje również w rzekach, które zasilają jeziora systemu ryftowego Afryki Wschodniej, a także w jeziorach kraterowych w Nikaragui, gdzie występują dwa gatunki pielęgnic Midas (Amphilophus), mieszkający w Laguna de Apoyo w Nikaragui.

Naukowcy przeanalizowali DNA, wygląd i ekologię tych dwóch blisko spokrewnionych gatunków. Te dwa gatunki, chociaż ogólnie bardzo podobne, mają niewielkie różnice w wyglądzie i nie można ich krzyżować.

Wszystkie dostępne dowody sugerują, że jeden gatunek wyewoluował z drugiego. Populacja pielęgnic Midas została pierwotnie znaleziona w lagunie, podczas gdy nowsze gatunki wyewoluowały niedawno, co w kategoriach ewolucyjnych oznacza mniej niż 10 000 lat temu.

W muchach

Niezwykle niedawnym przykładem specjacji współczulnej może być muchówka jabłoni Rhagoletis pomonella.

Muchy te składały jaja wyłącznie na owocach drzew głogu, ale niecałe 200 lat temu niektóre muchy zaczęły składać jaja na jabłkach.

Obecnie istnieją dwie grupy jabłoni: jedna składająca jaja na drzewach głogu i jedna składająca jaja na jabłkach. Samce szukają partnerów w tych samych owocach, na których dorastały, a samice składają jaja w tych samych owocach, na których dorastały.

Dlatego muchy, które wyrosły na cierniach, będą rodzić potomstwo na cierniach, a muchy, które wyrosły na jabłkach, będą rozmnażać potomstwo na jabłkach.

Istnieją już różnice genetyczne między dwiema grupami i po długim okresie czasu (czas ewolucji) mogą stać się oddzielnymi gatunkami.

Powyższe pokazuje, jak może zachodzić specjacja, nawet jeśli różne podgrupy tego samego gatunku mają to samo terytorium geograficzne.

Bibliografia

1. Allender, CJ, Seehausen, O., Knight, ME, Turner, GF i Maclean, N. (2003). Rozbieżna selekcja podczas specjacji pielęgnic z jeziora Malawi wywnioskowana z równoległych promieni w ubarwieniu godowym. Proceedings of the National Academy of Sciences, 100 (24), 14074–14079.
2. Geiger, MF, McCrary, JK i Schliewen, Wielka Brytania (2010). Nie jest to prosty przypadek - pierwsza kompleksowa hipoteza filogenetyczna dotycząca kompleksu pielęgnic Midas w Nikaragui (Teleostei: Cichlidae: Amphilophus). Molecular Phylogenetics and Evolution, 56 (3), 1011–1024.
3. Givnish, T. & Sytsma, K. (2000). Molecular Evolution and Adaptive Radiation (1st ed.). Cambridge University Press.
4. Mallet, J., Meyer, A., Nosil, P. i Feder, JL (2009). Przestrzeń, sympatia i specjacja. Journal of Evolutionary Biology, 22 (11), 2332–2341.
5. McPheron, BA, Smith, DC i Berlocher, SH (1988). Różnice genetyczne między rasami żywicielskimi Rhagoletis pomonella. Naturę, 336 (6194), 64-66.
6. Selz, OM, Pierotti, MER, Maan, ME, Schmid, C. i Seehausen, O. (2014). Preferencja samic co do umaszczenia samców jest konieczna i wystarczająca do kojarzenia selekcyjnego u 2 siostrzanych gatunków pielęgnic. Behavioral Ecology, 25 (3), 612–626.
7. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). Biology (7th ed.) Cengage Learning.
8. Specjacja sympatyczna. Odzyskane z: evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/speciationmodes_05
9. Tilmon, K. (2008). Specjalizacja, specjacja i promieniowanie: ewolucyjna biologia owadów roślinożernych (wydanie 1). University of California Press.