ČO JE TO PARAPATRICKÁ ŠPEKULÁCIA? (S PRÍKLADMI) - BIOLÓGIE - 2025

Parapatric speciácia navrhuje vznik nových druhov z reprodukčnej izoláciu dvoch podskupín, ktoré sú jedna na druhú stranu. Je to jeden z troch základných modelov špekulácie a hodí sa do „stredného“ stavu medzi alopatrickými a sympatickými modelmi.

Táto teória predpokladá špekuláciu v populáciách distribuovaných v priľahlých oblastiach a že medzi oboma regiónmi je mierny tok génov. Pretože medzi týmito dvoma subpopuláciami existuje určitý stupeň izolácie, každá z nich môže zvýšiť úroveň genetickej nezávislosti.

Zdroj: Andrew Z. Colvin

V priebehu času si môžu druhy vyvinúť reprodukčné izolačné mechanizmy a proces špekulácie bude dokončený.

Špekulácie: tvorba nových druhov

Akákoľvek téma diskusie v evolučnej biológii často začína príspevkom slávneho britského prírodovedca Charlesa Darwina.

Vo svojom majstrovskom diele Pôvod druhov navrhuje Darwin mechanizmus prirodzeného výberu a okrem iného predpokladá, ako sa môžu nové druhy formovať postupným pôsobením tohto mechanizmu v dlhodobom časovom horizonte.

Čo je to druh? Táto otázka bola pre biológov veľkou štúdiou a kontroverziou. Hoci existujú desiatky definícií, najrozšírenejším a najuznávanejším konceptom je biologický koncept druhu, ktorý zostavil Ernst Mayr.

Pre Mayr je druh definovaný ako: „skupiny krížencov prírodných populácií, ktoré sú reprodukčne izolované od iných skupín.“ Kritickým bodom v tejto definícii je reprodukčná izolácia medzi skupinami, ktoré nazývame druhy.

Týmto spôsobom sa vytvára nový druh, keď jednotlivci patriaci do dvoch odlišných populácií sa navzájom nerozpoznávajú ako potenciálnych kamarátov.

Špeciačné modely

V závislosti od geografického kontextu, v ktorom dochádza k špekuláciám, autori používajú klasifikačný systém, ktorý obsahuje tri hlavné modely: alopatrický, sympatický a parapatický.

Ak pôvod nového druhu zahŕňa úplnú geografickú izoláciu (kvôli výskytu geografickej bariéry, ako je rieka alebo hora), je špekulácia alopatrická. Ak sa druh vytvára v tej istej zemepisnej oblasti bez oddelenia, je to sympatická špekulácia.

Medziľahlý model je parapatrická špekulácia, v ktorej sa v súvislých geografických regiónoch objavujú nové druhy. Teraz podrobne opíšeme tento medziprodukt.

Je dôležité uviesť, že rozdiel medzi tromi typmi špekulácie nemusí byť jasný a môžu sa vzájomne prekrývať.

Parapatrický model špekulácie

V parapatrijskej špekulácii dochádza k rozdeleniu dvoch biologických „subpopulácií“, ktoré sú umiestnené vedľa seba, bez akejkoľvek geografickej bariéry, ktorá bráni toku génov medzi obidvomi demami („demo“ je ďalší pojem, ktorý sa v literatúre bežne používa populácia).

Parapatrická špekulácia sa môže vyskytnúť týmto spôsobom: pôvodne je populácia v určitej zemepisnej oblasti rovnomerne rozložená. V priebehu času sa u tohto druhu vyvinie vzorec „cline“.

Tento mínový model navrhol Fisher v roku 1930. Aj keď ide o tradičný model, existujú aj iné návrhy, napríklad špekulácie „odrazového kameňa“.

Clinal model

Klín je fenotypový gradient, ktorý sa vyskytuje u toho istého druhu - napríklad z hľadiska veľkosti tela: jednotlivci sa pohybujú od veľkých až po malé veľkosti.

Pôvod cliny sa môže vyskytnúť v náhlej geografickej zmene. Vďaka tejto zmene sa niektorým formám podarí prispôsobiť sa podmienkam na jednej strane, zatiaľ čo zostávajúca populácia sa prispôsobí druhej strane.

Medzi každým z limitov by sa vytvorila hybridná zóna, kde by sa členovia každej strany nového geografického gradientu dostali do kontaktu a medzi oboma subpopuláciami by bol tok génov. Teraz však možno druh na každej „strane“ rozoznať ako samostatné entity.

Tieto dve formy môžu mať rôzne taxonomické názvy a možno ich klasifikovať ako preteky alebo poddruhy.

Napínacia zóna

V hybridnej zóne sa môže vytvoriť zóna napätia, ktorá uprednostňuje proces špekulácie. V tejto oblasti je tvorba hybridov nevýhodná - to znamená, že hybridy majú nižšiu biologickú vhodnosť ako pôvodné druhy.

Predpokladajme, že jednotlivec je homozygotný pre určitú črtu (AA) a je prispôsobený jednej strane geografickej oblasti. Na druhej strane sú recesívne homozygotní jedinci (aa), prispôsobení tejto oblasti.

Ak v hybridnej zóne dôjde k kríženiu medzi dvoma „rasami“ alebo „poddruhmi“ a hybrid medzi nimi (v tomto prípade heterozygotný Aa) má nižšiu biologickú alebo zdravotnú spôsobilosť, je to zóna napätia. Podľa empirických dôkazov takmer všetky známe hybridné zóny spadajú pod definíciu stresovej zóny.

Prirodzený výber teda bude uprednostňovať selektívne párovanie medzi jednotlivými variantmi, ktoré žijú v súvislých geografických oblastiach. To znamená, že tí vľavo sa budú reprodukovať navzájom a to isté sa stane na pravej strane.

dôkaz

Aj keď z teoretického základu parapatriálnej špekulácie vyplýva, že je to možný a atraktívny model, dôkazy sú relatívne malé a nepresvedčivé.

Nie je dostatok dôkazov, ktoré by ilustrovali každý krok procesu. Model však nie je úplne vylúčený a v niektorých prípadoch sa môže stať.

Príklady

Špekulácia v tráve druhu

Tráva Anthoxanthum odoratum, ktorá patrí do čeľade Poaceae, predstavuje veľmi ilustratívny príklad parapatrickej špekulácie.

Niektoré z týchto rastlín žijú v oblastiach, kde je pôda kontaminovaná rôznymi ťažkými kovmi. Týmto spôsobom môžu v týchto oblastiach rásť iba tie varianty trávy, ktoré sú schopné tolerovať kontamináciu.

Naproti tomu susedné rastliny, ktoré nežijú v kontaminovaných pôdach, nepodstúpili proces selekcie smerom k tolerancii voči ťažkým kovom.

Tolerantné a netolerantné formy sú dosť blízko na to, aby sa navzájom oplodnili (požiadavka na to, aby sa proces špekulácie považoval za parapatric). Obidve skupiny však vyvinuli rôzne doby kvitnutia, čím sa vytvorila dočasná bariéra toku génov.

Havrani tohto druhu

Tieto dva druhy vran sú distribuované v celej Európe a sú klasickým príkladom hybridnej zóny. C. corvix je viac na východ, zatiaľ čo jeho spoločník je na západ, s miestom stretu oboch druhov v strednej Európe.

Aj keď každý druh má svoje vlastné fenotypové vlastnosti, v oblasti, kde sa krížia, môžu vytvárať hybridy. Kríženie je znakom toho, že špekulačný proces medzi týmito dvoma havranmi sa ešte neskončil a reprodukčná izolácia nie je úplne zavedená.

Referencie

1. Dieckmann, U., Doebeli, M., Metz, JA, a Tautz, D. (Eds.). (2004). Adaptívne špekulácie. Cambridge University Press.
2. Gavrilets, S. (2004). Fitness krajiny a pôvod druhov. Princeton University Press.
3. Inoue-Murayama, M., Kawamura, S., & Weiss, A. (2011). Od génov po správanie zvierat. Springer.
4. Pincheira, D. (2012). Výber a adaptívny vývoj: teoretické a empirické základy z pohľadu jašteríc. Vydania UC.
5. Safran, RJ, & Nosil, P. (2012). Špekulácie: pôvod nových druhov. Znalosť prírodnej výchovy, 3 (10), 17.