GEOGRAFICKÁ IZOLÁCIA: VÝHODY, NEVÝHODY A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026

Geografické izoláciu je termín používaný v evolučnej biológii a ekológii sa odkazovať na priestorové oddelenie skupiny organizmov. Môže sa vyskytnúť pri prírodnej udalosti, ako sú zmeny v geológii regiónu alebo umelými štruktúrami.

Vo väčšine prípadov sa druhy izolujú prítomnosťou rôznych druhov prírodných bariér, medzi inými oceány, jazerá, hory, čo môže drasticky znížiť kontakt medzi jednotlivcami v populácii.

Zdroj: NASA, prostredníctvom Wikimedia Commons

Keď sa obe skupiny jednotlivcov oddelia, vyvíjajú dve prostredia, ktorým boli vystavené, rôzne selektívne tlaky na jednotlivcov, čo ich núti sledovať rôzne vývojové cesty.

Evolučné sily prirodzeného výberu a driftu génov spôsobia zmeny vo frekvencii aliel nových skupín a odlíšia ich od rodičovskej populácie.

V závislosti od rozsahu separácie a času, v ktorom sa udržiava, môžu nastať prípady špekulácie: tvorba nových druhov, čím sa zvyšuje rozmanitosť skupiny.

Rovnakým spôsobom môže izolácia viesť k zániku skupiny jednotlivcov, buď v dôsledku nedostatku genetickej diverzity alebo v dôsledku inbreedingových procesov.

Výhody a nevýhody

Geografická izolácia organizmov sa môže premietnuť do dvoch procesov: špekulácie, kde sa objavujú nové druhy alebo vyhynutie skupiny, ktorá bola izolovaná.

Nižšie popíšeme hĺbku každý z procesov, chápanie špekulácie ako „výhody“, pretože zvyšuje „diverzitu“ a vyhynutie:

speciácia

Proces vytvárania nových druhov je predmetom záujmu evolučných biológov. K opisu tohto fenoménu významne prispel ornitológ Ernst Mayr. Podľa Mayra je špekulácia ovplyvnená dvoma faktormi: izoláciou a genetickou divergenciou zúčastnených jedincov.

Po prvé, aby sa dve populácie mohli dostatočne odlíšiť, aby sa považovali za druhy, musí sa prerušiť tok génov medzi nimi. Inými slovami, nesmú sa rozmnožovať.

Po druhé, genetická divergencia sa musí objaviť počas izolačného obdobia takým spôsobom, že ak sa jednotlivci znovu stretnú - v dôsledku zrútenia bariéry, ktorá ich pôvodne oddeľovala - nebude reprodukčný proces efektívny a ich potomstvo bude mať relatívne väčšiu kondíciu. nižšie ako ich rodičia.

Účinnosť procesu geografickej izolácie na vytvorenie špekulácie závisí od niekoľkých faktorov, ktoré sú vlastné skupine, ktorá sa oddeľuje, ako je napríklad schopnosť pohybu.

Alopatrická špekulácia

Prípad geografických izolácií, ktoré vedú k špekulačným procesom prostredníctvom oddelenia neprekonateľnej bariéry, sa nazýva alopatrická špekulácia, termín odvodený od gréckych koreňov, ktorý doslova znamená „v inej krajine“.

Keď sú druhy fyzicky izolované, čelia rôznym podmienkam prostredia a selektívnym tlakom, ktoré ich vedú po rôznych evolučných cestách.

Vezmite ako hypotetický príklad populáciu jašteríc, ktorá je izolovaná riekou. Počasie na ľavej strane môže byť chladnejšie ako na pravej strane. Mechanizmy prirodzeného výberu a driftu génov teda budú pôsobiť nezávisle, čo povedie k progresívnej diferenciácii jašteríc.

Týmto spôsobom si jednotlivci v porovnaní s pôvodnými druhmi získajú rôzne ekologické, etologické, fyziologické vlastnosti. V takom prípade, keď izolačná bariéra postačuje na podporu špekulácie, nesmie dôjsť k toku génov, ak sa oba výsledné druhy znovu stretnú.

Medzi biológmi existuje konsenzus, ktorý podporuje dôležitosť alopatrickej špekulácie pri vytváraní nových druhov, pretože účinne obmedzuje tok génov medzi organizmami.

vyhynutie

Ak dôjde k oddeleniu jednotlivcov v dôsledku bariér, ktoré nemožno prekročiť, niektoré zo skupín môžu vyhynúť.

Ak sa oddeľuje od rodičovských druhov, diverzita skupiny môže byť nízka a nebude sa prispôsobovať novým tlakom spôsobeným novým prostredím, ktorému čelia.

Podobne, ak je populácia, ktorá bola separovaná, zastúpená malým počtom jedincov, kríženie (kríženie medzi blízkymi príbuznými) môže mať negatívne dôsledky.

Samotný Charles Darwin si bol vedomý negatívnych účinkov kríženia na prirodzené populácie. Pri krížení blízkych príbuzných existuje väčšia pravdepodobnosť, že sa prejavia určité škodlivé alely.

Napríklad, ak v rodine existuje gén pre určitú patológiu, ktorá sa prejavuje iba vtedy, keď má jednotlivec alely (homozygotné recesívne) a kríženie dvoch súrodencov, existuje väčšia pravdepodobnosť, že potomstvo bude mať na chorobu obidve alely. kríženie s jednotlivcom, ktorý nenesie uvedenú škodlivú alelu.

Podobne, keď ľudské konštrukcie pripravia zvieratá o presun na požadované miesto, ich populácia sa môže znížiť kvôli nedostatku potravy.

Príklady

Izolácia a špekulácia v antilopách veveričiek v Grand Canyone v Colorade

Vo Veľkom kaňone je to útvar mimoriadnych rozmerov, ktorý vytesala rieka Colorado už 2 000 rokov. Nachádza sa v severnej Arizone Spojených štátov.

V tejto oblasti žijú dva druhy veveričky, ktoré sú podľa výskumu produktom alopatrickej špekulácie. Jeden z druhov žije v ľavej oblasti a druhý vpravo, oddelený minimálnou vzdialenosťou. Tieto dva druhy však nie sú schopné kríženia.

Naproti tomu druhy, ktoré sú schopné voľne sa pohybovať po oboch stranách kaňonu, nevykazujú žiadne známky špekulácie.

Izolácia a špekulácia s rybami od rieky Kongo

Uplatňovanie pojmov opísaných pre vodné druhy môže byť doteraz ťažké. Je to však možné.

Cichlidy sú rodinou rýb charakterizovaných obrovskou diverzitou v rieke Kongo. Táto zvláštnosť upútala pozornosť ichtyológov, ktorí sa snažili pochopiť, prečo bola rieka osídlená toľkými druhmi a aké faktory podporovali masívne špekulatívne udalosti.

Po preštudovaní konformácie rieky vedci dospeli k záveru, že hydrológia rieky spôsobená jej turbulentnými vodami funguje ako bariéry, ktoré bránia kontaktu - a teda aj génovému toku - druhov rýb, ktoré boli veľmi v blízkosti.

Referencie

1. Adds, J., Larkcom, E., & Miller, R. (2004). Genetika, vývoj a biodiverzita. Nelson Thornes.
2. Americké prírodovedné múzeum. (2017). Vývoj rýb v rieke Kongo formovaný intenzívnymi perejami: Štúdia genomiky v dolnom Kongu odhaľuje diverzifikáciu mikroskopických mierok. ScienceDaily. Získané 16. októbra 2018 z adresy www.sciusalaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm.
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biológia: veda a príroda. Pearson Education.
4. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Pozvánka na biológiu. Panamerican Medical Ed.
5. Mayr, E. (1997). Evolúcia a rozmanitosť života: Vybrané eseje. Harvard University Press.
6. Rice, S. (2007). Encyklopédia evolúcie. Skutkový stav.
7. Tobin, AJ a Dusheck, J. (2005). Pýtam sa na život. Cengage Learning.