CO TO JEST SPECJACJA PARAPATRYCZNA? (Z PRZYKŁADAMI) - BIOLOGIA - 2025

Parapatric specjacja proponuje powstawania nowych gatunków z izolacji reprodukcyjnej dwóch subpopulacji, które są jedną na drugą stronę. Jest to jeden z trzech podstawowych modeli specjacji i mieści się w stanie „pośrednim” między modelami allopatycznymi i sympatycznymi.

Teoria ta sugeruje specjację w populacjach rozproszonych na przyległych obszarach i że istnieje umiarkowany przepływ genów między obydwoma regionami. Ponieważ istnieje pewien stopień izolacji między dwiema subpopulacjami, każda z nich może zwiększać poziom niezależności genetycznej.

Źródło: Andrew Z. Colvin

Z biegiem czasu u gatunków mogą rozwinąć się mechanizmy izolacji reprodukcyjnej, a proces specjacji zostanie zakończony.

Specjacja: tworzenie nowych gatunków

Często każdy temat dyskusji w biologii ewolucyjnej zaczyna się od wypowiedzi słynnego brytyjskiego przyrodnika Karola Darwina.

W swoim arcydziele O pochodzeniu gatunków Darwin proponuje mechanizm doboru naturalnego i postuluje - między innymi - jak nowe gatunki mogą być formowane przez stopniowe działanie tego mechanizmu w długich okresach czasu.

Ale co to jest gatunek? To pytanie było przedmiotem wielu badań i kontrowersji dla biologów. Chociaż istnieje kilkadziesiąt definicji, najczęściej stosowanym i akceptowanym pojęciem jest biologiczna koncepcja gatunku, sformułowana przez Ernsta Mayra.

W przypadku Mayra gatunek definiuje się jako: „grupy krzyżujących się naturalnych populacji, które są reprodukcyjnie izolowane od innych grup”. Punktem krytycznym tej definicji jest izolacja reprodukcyjna między grupami, które nazywamy gatunkami.

W ten sposób nowy gatunek powstaje, gdy osobniki należące do dwóch różnych populacji nie uznają się nawzajem za potencjalnych partnerów.

Modele specjacyjne

W zależności od kontekstu geograficznego, w którym zachodzi specjacja, autorzy stosują system klasyfikacji, który obejmuje trzy główne modele: allopatyczny, sympatyczny i parapatryczny.

Jeśli pochodzenie nowego gatunku wiąże się z całkowitą izolacją geograficzną (z powodu pojawienia się bariery geograficznej, takiej jak rzeka lub góra), specjacja jest allopatyczna. Jeśli gatunki powstają na tym samym obszarze geograficznym bez żadnej separacji, jest to specjacja sympatyczna.

Model pośredni to specjacja parapatryczna, w której nowe gatunki pojawiają się w ciągłych regionach geograficznych. Teraz opiszemy szczegółowo ten pośredni model.

Należy wspomnieć, że rozróżnienie między tymi trzema rodzajami specjacji może nie być jasne i mogą się one nakładać.

Model specjacji parapatrycznej

W specjacji parapatrycznej następuje podział na dwie biologiczne „subpopulacje”, które znajdują się obok siebie, bez żadnej bariery geograficznej, która uniemożliwia przepływ genów między oboma demami („demo” to kolejny termin szeroko stosowany w literaturze odnoszą się do populacji).

Specjacja parapatryczna może przebiegać w następujący sposób: początkowo populacja jest równomiernie rozmieszczona na określonym obszarze geograficznym. Z biegiem czasu gatunek ewoluuje według wzoru „kliny”.

Ten model klinalny został zaproponowany przez Fishera w 1930 roku. Chociaż jest to model tradycyjny, istnieją inne propozycje - takie jak specjacja „odskoczniowa”.

Model Clinal

Cline to gradient fenotypowy występujący u tego samego gatunku - na przykład pod względem wielkości ciała: osobniki mają rozmiary od dużych do małych.

Pochodzenie kliny może nastąpić w wyniku nagłej zmiany geograficznej. Dzięki zmianie niektóre formy przystosowują się do warunków po jednej stronie, a pozostała populacja po drugiej stronie.

Pomiędzy każdą z granic utworzyłaby się strefa hybrydowa, w której stykają się członkowie po każdej stronie nowego gradientu geograficznego, a między obiema subpopulacjami następuje przepływ genów. Jednak obecnie gatunki po każdej „stronie” można rozpoznać jako odrębne byty.

Te dwie formy mogą mieć różne nazwy taksonomiczne i mogą być klasyfikowane jako rasy lub podgatunki.

Strefa naprężenia

W strefie hybrydowej może powstać strefa napięcia, co sprzyja procesowi specjacji. W tym obszarze tworzenie mieszańców jest niekorzystne - to znaczy hybrydy mają mniejszą przydatność biologiczną niż gatunki rodzicielskie.

Załóżmy, że jednostka jest homozygotyczna i dominująca pod względem pewnej cechy (AA) i jest przystosowana do jednej strony obszaru geograficznego. Z drugiej strony są recesywne osobniki homozygotyczne (aa), przystosowane do tego regionu.

Jeśli krzyżowanie występuje w strefie hybrydy między dwiema „rasami” lub „podgatunkami”, a hybryda między nimi (w tym przypadku heterozygotyczna Aa) ma niższą biologiczną lub sprawność fizyczną, jest to strefa napięcia. Zgodnie z dowodami empirycznymi, prawie wszystkie znane strefy hybrydowe mieszczą się w definicji strefy stresu.

Zatem dobór naturalny będzie sprzyjał selektywnemu kojarzeniu każdego z wariantów żyjących w ciągłych regionach geograficznych. Oznacza to, że ci po lewej stronie będą się rozmnażać i to samo stanie się po prawej stronie.

Dowód

Chociaż teoretyczne podstawy specjacji parapatrycznej sprawiają, że jest to możliwy i atrakcyjny model, dowody są stosunkowo niewielkie i nie są rozstrzygające.

Nie ma wystarczających dowodów, aby zilustrować każdy etap procesu. Jednak model nie jest całkowicie wykluczony i może się tak zdarzyć w niektórych przypadkach.

Przykłady

Specjacja w trawie gatunku

Bardzo obrazowym przykładem specjacji parapatrycznej jest trawa Anthoxanthum odoratum, należąca do rodziny Poaceae.

Niektóre z tych roślin żyją na obszarach, na których gleba jest zanieczyszczona różnymi metalami ciężkimi. W ten sposób w tych regionach mogą rosnąć tylko te odmiany trawy, które są w stanie tolerować zanieczyszczenie.

Natomiast sąsiednie rośliny, które nie żyją w zanieczyszczonych glebach, nie przeszły procesu selekcji w kierunku tolerancji na metale ciężkie.

Formy tolerancyjne i nietolerancyjne są na tyle bliskie, aby mogły się nawzajem zapładniać (warunek uznania procesu specjacji za parapatryczny). Jednak obie grupy rozwinęły różne czasy kwitnienia, ustanawiając tymczasową barierę dla przepływu genów.

Kruki z gatunku

Te dwa gatunki wron występują w całej Europie i stanowią klasyczny przykład strefy hybrydowej. C. corvix znajduje się bardziej na wschód, a jego towarzysz na zachodzie, gdzie spotykają się oba gatunki w Europie Środkowej.

Chociaż każdy gatunek ma swoje własne cechy fenotypowe, na obszarze, na którym się krzyżuje, może wytwarzać hybrydy. Krzyżowanie jest oznaką, że proces specjacji między dwoma krukami jeszcze się nie zakończył, a izolacja reprodukcyjna nie została w pełni ustalona.

Bibliografia

1. Dieckmann, U., Doebeli, M., Metz, JA i Tautz, D. (red.). (2004). Specjacja adaptacyjna. Cambridge University Press.
2. Gavrilets, S. (2004). Krajobrazy fitness i pochodzenie gatunków. Princeton University Press.
3. Inoue-Murayama, M., Kawamura, S. i Weiss, A. (2011). Od genów do zachowania zwierząt. Skoczek.
4. Pincheira, D. (2012). Selekcja i ewolucja adaptacyjna: podstawy teoretyczne i empiryczne z perspektywy jaszczurek. Wydania UC.
5. Safran, RJ i Nosil, P. (2012). Specjacja: pochodzenie nowych gatunków. Wiedza o edukacji przyrodniczej, 3 (10), 17.