ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ: ПРЕИМУЩЕСТВА, НЕДОСТАТКИ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Термин « географическая изоляция» используется в эволюционной биологии и экологии для обозначения пространственного разделения группы организмов. Это может произойти в результате естественного события, например, изменений геологии региона или искусственных сооружений.

В большинстве случаев виды изолированы из-за наличия различных типов естественных преград, будь то океаны, озера, горы и другие, которые могут резко сократить контакты между отдельными людьми в популяции.

Источник: НАСА, через Wikimedia Commons.

После разделения двух групп людей две среды, в которых они оказались, оказывают на них разное избирательное давление, вынуждая их следовать разным эволюционным путям.

Эволюционные силы естественного отбора и дрейфа генов вызовут изменения в частотах аллелей новых групп, отличая их от родительской популяции.

В зависимости от величины разделения и времени, в течение которого оно сохраняется, могут происходить события видообразования: образование новых видов, что увеличивает разнообразие группы.

Таким же образом изоляция может привести к исчезновению группы особей либо из-за отсутствия генетического разнообразия, либо из-за процессов инбридинга.

Преимущества и недостатки

Географическая изоляция организмов может быть преобразована в два процесса: видообразование, когда появляются новые виды, или вымирание группы, испытавшей изоляцию.

Ниже мы подробно опишем каждый из процессов, понимая видообразование как «преимущество», поскольку оно увеличивает разнообразие и вымирание как «недостаток»:

видообразование

Процесс образования новых видов представляет интерес для биологов-эволюционистов. Орнитолог Эрнст Майр внес большой вклад в описание этого явления. По словам Майра, на видообразование влияют два фактора: изоляция и генетическая дивергенция вовлеченных особей.

Во-первых, для того чтобы две популяции были достаточно дифференцированы, чтобы считаться видами, поток генов между ними должен быть прерван. Другими словами, они не должны воспроизводиться.

Во-вторых, генетическая дивергенция должна проявляться в период изоляции таким образом, чтобы, если особи снова встретятся - из-за обрушения барьера, который изначально разделял их - процесс воспроизводства не будет эффективным, и их потомство будет иметь относительно большую приспособленность. ниже своих родителей.

Эффективность процесса географической изоляции для образования видообразования зависит от нескольких факторов, присущих разделяющейся группе, таких как способность перемещаться.

Аллопатрическое видообразование

Событие географической изоляции, которое приводит к процессам видообразования через разделение непреодолимого барьера, называется аллопатрическим видообразованием - термин, происходящий от греческих корней, что буквально означает «в другой стране».

Как только виды физически изолированы, они сталкиваются с различными условиями окружающей среды и избирательным давлением, которое ведет их по разным эволюционным путям.

Возьмем в качестве гипотетического примера популяцию ящериц, изолированную рекой, погодные условия на левой стороне могут быть холоднее, чем на правой. Таким образом, механизмы естественного отбора и дрейфа генов будут действовать независимо, что приведет к прогрессивной дифференциации ящериц.

Таким образом, особи приобретают различные характеристики, в том числе экологические, этологические, физиологические, по сравнению с родительскими видами. В таком случае, когда изоляционный барьер был достаточным, чтобы способствовать событию видообразования, не должно быть потока генов, если два результирующих вида снова встретятся.

Среди биологов существует консенсус в пользу важности аллопатрического видообразования для генерации новых видов, поскольку он эффективно ограничивает поток генов между организмами.

вымирание

Когда разделение особей происходит благодаря барьерам, которые невозможно преодолеть, некоторые группы могут исчезнуть.

При отделении от родительского вида разнообразие группы может быть низким, и она не сможет адаптироваться к новым нагрузкам, создаваемым новой средой, с которой они сталкиваются.

Точно так же, если разделенная популяция представлена ​​небольшим количеством особей, инбридинг (скрещивание между близкими родственниками) может иметь негативные последствия.

Сам Чарльз Дарвин уже знал о негативном влиянии инбридинга на естественные популяции. При скрещивании близких родственников повышается вероятность того, что будут выражены определенные вредные аллели.

Например, если в семье есть ген для определенной патологии, который проявляется только тогда, когда у человека есть оба аллеля (гомозиготный рецессивный) и скрещиваются два брата и сестры, существует большая вероятность того, что потомство несет оба аллеля заболевания, в отличие от скрещивание с индивидуумом, не имеющим указанного вредного аллеля.

Точно так же, когда человеческие постройки лишают животных возможности перемещаться в желаемое место, их популяция может уменьшиться из-за недостатка пищи.

Примеры

Изоляция и видообразование антилопы в Большом каньоне Колорадо

В Гранд-Каньоне это образование необычайных размеров, которое в течение 2000 лет создавалось рекой Колорадо. Он расположен в северной части Аризоны США.

В этом регионе обитают два вида белок, которые, согласно исследованиям, являются продуктом аллопатрического видообразования. Один из видов обитает в левой части, а другой - в правой, разделенных минимальным расстоянием. Однако эти два вида не способны к скрещиванию.

Напротив, виды, способные свободно перемещаться по обе стороны каньона, не проявляют никаких признаков видообразования.

Выделение и видообразование рыб из реки Конго

Концепции, описанные для водных видов, пока трудно применить. Однако это возможно.

Цихлиды - это семейство рыб, обитающих в реке Конго с огромным разнообразием. Эта особенность привлекла внимание ихтиологов, которые стремились понять, почему в реке обитает так много видов и какие факторы способствуют массовому видообразованию.

Изучив строение реки, ученые пришли к выводу, что гидрология реки, вызванная ее бурными водами, функционировала как барьеры, препятствующие контакту - и, следовательно, потоку генов - видов рыб, которые были очень возле.

Ссылки

1. Добавляет Дж., Ларкком Э. и Миллер Р. (2004). Генетика, эволюция и биоразнообразие. Нельсон Торнс.
2. Американский музей естественной истории. (2017). Эволюция рыбы реки Конго определяется интенсивными порогами: геномное исследование в нижнем Конго показывает микромасштабную диверсификацию. ScienceDaily. Получено 16 октября 2018 г. с сайта www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Биология: наука и природа. Pearson Education.
4. Кертис, Х., и Шнек, А. (2006). Приглашение к биологии. Panamerican Medical Ed.
5. Майр, Э. (1997). Эволюция и многообразие жизни: Избранные очерки. Издательство Гарвардского университета.
6. Райс, С. (2007). Энциклопедия эволюции. Факты о файле.
7. Тобин, AJ, & Dusheck, J. (2005). Спрашивать о жизни. Cengage Learning.