ГЕОГРАФІЧНА ІЗОЛЯЦІЯ: ПЕРЕВАГИ, НЕДОЛІКИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Географічна ізоляція являє собою термін , який використовується в еволюційної біології та екології , щоб звернутися до просторового поділу групи організмів. Це може статися природним явищем, таким як зміни в геології регіону або штучними спорудами.

У більшості випадків види виділяються наявністю різних типів природних бар'єрів, будь то океани, озера, гори, серед інших, що може різко зменшити контакт між особинами в популяції.

Джерело: NASA, через Wikimedia Commons

Після того, як дві групи людей розділяються, два середовища, яким вони зазнали впливу, здійснюють різний селективний тиск на людей, змушуючи їх слідувати різним еволюційним шляхом.

Еволюційні сили природного відбору та дрейфування генів спричинять зміни частот алелів нових груп, відрізняючи їх від батьківської популяції.

Залежно від масштабу поділу та часу його збереження можуть відбуватися події видоутворення: формування нових видів, таким чином збільшуючи різноманітність групи.

Таким же чином, ізоляція також може призвести до вимирання групи особин, або через відсутність генетичного різноманіття, або через інбридингові процеси.

Переваги і недоліки

Географічна ізоляція організмів може бути перетворена на два процеси: специфікацію, де виникають нові види, або вимирання групи, що зазнала ізоляції.

Нижче ми детально опишемо кожен із процесів, розуміючи специфікацію як «перевагу», оскільки це збільшує різноманітність та вимирання як «недолік»:

Специфікація

Процес, за допомогою якого формуються нові види, цікавить еволюційних біологів. Орнітолог Ернст Мейр значною мірою сприяв опису цього явища. На думку Мейра, на специфікацію впливають два фактори: ізоляція та генетична розбіжність осіб, які беруть участь.

По-перше, для того, щоб дві популяції були достатньо диференційованими, щоб вважатись видами, потік генів між ними повинен бути перерваний. Іншими словами, вони не повинні відтворюватися.

По-друге, генетична дивергенція повинна з'являтися в період ізоляції таким чином, що якщо люди знову зустрінуться - через колапс бар'єру, який спочатку їх розділив - процес відтворення не буде ефективним, а їх потомство матиме відносно більшу придатність. нижче, ніж їхні батьки.

Ефективність процесу географічної ізоляції для отримання специфікації залежить від декількох факторів, властивих групі, що відокремлює, наприклад, здатності рухатися.

Алопатрична специфікація

Подія географічних ізоляцій, що породжує процеси видоутворення через відокремлення непереборного бар'єру, називається аллопатричною специфікацією, терміном, похідним від грецьких коренів, що буквально означає «в іншій країні».

Як тільки види фізично відокремлюються, вони стикаються з різними умовами навколишнього середовища та селективним тиском, які направляють їх на різні еволюційні шляхи.

Візьмемо як гіпотетичний приклад популяцію ящірок, яка ізольована річкою, погодні умови на лівій стороні можуть бути холоднішими, ніж у правій частині. Таким чином, механізми природного відбору та дрейфу генів будуть діяти незалежно, ведучи до прогресивної диференціації ящірок.

Таким чином особини набувають різних характеристик, екологічних, етологічних, фізіологічних, серед інших, порівняно з материнськими видами. У такому випадку, коли бар'єр ізоляції був достатнім для сприяння події специфікації, не повинно бути генопотоку, якщо два результуючі види зустрінуться знову.

Серед біологів існує консенсус, який підтримує важливість алопатричної специфікації в поколінні нових видів, оскільки це ефективно обмежує потік генів між організмами.

Вимирання

Коли відокремлення особи відбувається завдяки бар'єрам, які неможливо перетнути, деякі з груп можуть вимерти.

Якщо їх відокремити від батьківського виду, різноманітність групи може бути низьким, і вона не пристосовуватиметься до нового тиску, накладеного новим середовищем, з яким вони стикаються.

Так само, якщо відокремлене населення представлене невеликою кількістю особин, інбридинг (схрещування між близькими родичами) може мати негативні наслідки.

Сам Чарльз Дарвін вже знав про негативний вплив інбридингу на природні популяції. При схрещуванні близьких родичів є більша ймовірність вираження певних шкідливих алелів.

Наприклад, якщо в сім'ї є ген певної патології, який виражається лише тоді, коли у індивіда є обидва алелі (гомозиготний рецесивний) та два побратими, є більша ймовірність того, що потомство несе обидва алелі захворювання, на відміну від схрещування з особою, яка не несе зазначений шкідливий алель.

Так само, коли людські споруди позбавляють тварин переміщатися до бажаних місць, їх популяція може зменшуватися через брак їжі.

Приклади

Виділення та специфікація у білочок антилоп у Великому каньйоні Колорадо

У Гранд-Каньйоні це утворення надзвичайних розмірів, яке вже 2000 років ліпило річка Колорадо. Він розташований на півночі Арізони США.

У цьому регіоні мешкають два види білки, які, згідно з дослідженнями, є продуктом події алопатричної специфікації. Один з видів мешкає в лівій області, а інший - у правій, розділеній мінімальною відстані. Однак два види не здатні схрещуватися.

Навпаки, види, які мають здатність вільно пересуватися по обидва боки каньйону, не виявили ознак специфікації.

Виділення та специфікація риби з річки Конго

Поняття, описані для водних видів, поки що важко застосувати. Однак це можливо.

Цихліди - це сімейство риб, що характеризується величезною різноманітністю в річці Конго. Ця особливість привернула увагу іхтіологів, які прагнули зрозуміти, чому на річці мешкає стільки видів і які фактори сприяють масовим видам видовищ.

Вивчивши конформацію річки, вчені дійшли висновку, що гідрологія річки, викликана її бурхливими водами, функціонувала як бар'єри, які перешкоджали контакту - і, отже, потоку генів - видів риб, які були дуже біля.

Список літератури

1. Додає, Дж., Ларком, Е., і Міллер, Р. (2004). Генетика, еволюція та біорізноманіття. Нельсон Торнес.
2. Американський музей природознавства. (2017). Еволюція риб Конго у формі інтенсивних порогів: Геномне дослідження нижнього Конго виявляє диверсифікацію мікромасштабів. ScienceDaily. Отримано 16 жовтня 2018 року з www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Біологія: наука та природа. Пірсон освіта.
4. Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
5. Майр, Е. (1997). Еволюція та різноманіття життя: Вибрані нариси. Гарвардський університетський прес.
6. Райс, С. (2007). Енциклопедія еволюції. Факти з файлу.
7. Tobin, AJ, & Dusheck, J. (2005). Розпитуючи про життя. Cengage Learning.