Új fajok kialakulásának sorrendje a természetben. A specifikáció az új típusú ernst megjelenésének folyamata. Mikroevolúció – egy fajon belüli evolúciós változások

Specifikáció

A természetben létező fajok sokfélesége óriási, összlétszámuk több millió. Az élet megjelenése óta a Földön a valaha létezett fajok száma valószínűleg 50-100-szor nagyobb. Nyilvánvaló, hogy minden jelenleg létező és kihalt fajnak voltak ősei, akik elindították őket. Az új fajok ősökből való kialakulásának folyamatát speciációnak nevezik.

A specifikáció módjai. Három fő út vezet az új fajok megjelenéséhez. Ezek közül az első a meglévő nézetek átalakítása. Az evolúció során az A faj megváltozik és B fajtá alakul. Ezt a folyamatot ún filetikus fajok alakulását, és nem jelenti a fajok számának változását. A második út két létező A és B típus összeolvadásához és egy új C típus kialakulásához kapcsolódik. Ugyanakkor beszélnek hibridogén a fajok eredete. A specifikáció harmadik módja annak köszönhető eltérés egy ősi faj (felosztása) több, egymástól függetlenül fejlődő fajra. Főleg ezen az úton haladt a biológiai sokféleség fejlődése a Földön. A "faj" kifejezés a szó szűk értelmében a fajok számának növekedését jelenti.

Az izolálás, mint a specifikáció kiváltó mechanizmusa. Mindegyik faj egy zárt genetikai rendszer. Ugyanazon faj egyedei kereszteződhetnek egymással és nemző utódokat hoznak létre, de a különböző fajok képviselői egyáltalán nem keresztezik egymást, és ha mégis, akkor nem adnak utódokat, ha pedig igen, akkor az utód steril. Ezért az eltérő fajképződést meg kell előznie az ősi fajon belül elszigetelt populációk megjelenésének. Az intraspecifikus izolációnak különböző formái vannak.

Térbeli elszigeteltség egymástól távol eső vagy földrajzi korlátokkal elválasztott populációk között fordul elő. Sok szárazföldi állat számára a tengerek és folyók leküzdhetetlen akadályként szolgálnak az elterjedésben, a vízi állatok számára - szárazföldi tömegek. Nyilvánvaló, hogy mind a távolság, mind az akadály leküzdhetetlensége relatív fogalom. Ezeket a faj biológiája határozza meg. Az ülő állatfajok, például a csigák esetében több száz méteres távolság is elegendő az elkülönítéshez. Ugyanakkor a szél által beporzott növények populációi között a pollencsere több tíz és száz kilométeren keresztül megy végbe. Egyes fajok számára egy apró patak szolgál áthatolhatatlan akadályként, míg mások könnyen átkelnek széles folyókon és tengereken.

A térbeli elszigeteltség mellett van még környezeti elszigeteltség. A biológiai izoláció ezen formája az élőlények sokféleségén alapul szaporodási ökológiájukban és kedvelt élőhelyükön. Általában előnyben részesítik a szaporodást vagy bizonyos helyeken, vagy bizonyos időpontokban. Például a Sevan-tóban 6 izolált populációt találtak ugyanabból a pisztrángfajból, különböző ívási helyekkel a tavat tápláló folyókban és patakokban. Más esetekben az ideiglenes elszigeteltség kulcsfontosságú. Meggyőző példát adnak a csendes-óceáni lazac páros és páratlan éves populációi. Ezeknek a halaknak a fejlődési ciklusa két év, utána felemelkednek az óceánba ömlő folyók felső szakaszára, ívnak és elpusztulnak. A páratlan és páros éves populációk élhetnek egymás mellett, de szinte soha nem keresztezik egymást.

A hosszan tartó intraspecifikus izoláció ahhoz a tényhez vezet, hogy minden populáció egymástól függetlenül fejlődik. Az egyik populációban előforduló mutációk nem léphetnek be a másikba. A genetikai sodródás ahhoz a tényhez vezet, hogy különböző allélkészletek rögzülnek a különböző populációkban. A természetes szelekció minden izolált populáció genetikai szerkezetét a maga módján átrendezi, mindegyiket a helyi viszonyokhoz igazítja.

Még akkor is, ha két izolált populáció életkörülményei teljesen azonosak, és a szelekció mindkét populációban ugyanazon a vonalon, ugyanabban az irányban halad, az ilyen szelekció eredménye teljesen eltérő lehet, ezért egy és ugyanaz. a környezeti tényezőt többféleképpen lehet beállítani. Ha a populációk elszigeteltek, akkor mindegyik a maga útját járja. Ennek egyik legszembetűnőbb példája a mimika jelensége. Sok ehető állatfajta utánozza a nem ehető állatok színét. Ugyanakkor egy széles körben elterjedt mimikai faj különböző izolált populációi különböző modellfajok elszíneződését imitálják, nevezetesen azokat, amelyekkel ugyanazon a területen élnek.

Az izolált populációk független evolúciója növekvő genetikai különbségekhez vezet közöttük. Egyre kevésbé hasonlítanak egymáshoz számos morfológiai, fiziológiai és viselkedési jegyben. Ez pedig az izoláció és a speciáció biológiai mechanizmusainak kialakulásához vezet.

Specifikációs módszerek

Attól függően, hogy hol és hogyan történik a szaporodási izoláció az eredeti és a feltörekvő fajok vagy fajok között, két fő módszer létezik a fajképzésre. allopatrikus(görögből. allos- egy másik, patris- szülőföld) fajképződésről akkor beszélünk, ha a kialakuló fajok térben el vannak izolálva, nehezen leküzdhető földrajzi korlátok választják el egymástól és az eredeti fajoktól. A tudósok azt sugallják, hogy különleges esetekben szaporodási elszigeteltség fordulhat elő bizonyos egyedek és a populáció többi része között ugyanazon a területen. Ezt a fajta vizualizációt ún szimpatikus(görögből. syn- együtt, patris- anyaország).

allopatrikusspecifikáció. Térbeli elszigeteltség léphet fel, amikor egy faj elterjed a tartományában. Az abundancia csúcsán az egyedek vonulása általában megnövekszik, a fajok elterjedési területe bővül. A népességfogyás időszakában ez a tartomány felaprózódik, és a korábban nagy egyetlen populáció kis, részben elszigetelt populációk sorozatára bomlik fel. Globális éghajlatváltozás, gleccserek vagy sivatagok megjelenése, kontinensek sodródása, hegyek felépítése, a folyók csatornáinak változásai – mindezek az események az élőhelyek felaprózódásához is vezethetnek. A történelmi időkben számos állat és növény elterjedési területe az emberi tevékenységnek köszönhető. Az erdőirtás, szántóföldek, vasutak és autópályák, gáz- és olajvezetékek fektetése oda vezetett, hogy sok népesség elszakadt egymástól, számuk csökkent, és a migránsok cseréje közöttük meredeken csökkent.

Ugyanazon faj két, elterjedési területének különböző szélein élő populáció morfológiájában, fiziológiájában és viselkedésében ugyanolyan jelentős mértékben eltérhet egymástól, mint a különböző rokon fajok. Általában nem tudjuk, hogy a szélsőséges populációk képviselői képesek-e keresztezni és termékeny utódokat hozni, egyszerűen azért, mert a természetben soha nem találkoznak egymással.

Amikor a tudósok ilyen földrajzilag távoli populációk tagjait keresztezik a laboratóriumban, gyakran bizonyos fokú inkompatibilitást találnak egymással. Például a pézsmacickó széles körben él Ázsia déli részén. Kimutatták, hogy a Bangladesben élő populáció nőstényei a laboratóriumban nem kereszteződnek a japán hímekkel. Ennek az az oka, hogy a bangladesi cickányok háromszor nagyobbak, mint a japán cickányok. A laboratóriumban Nepálból és Srí Lankáról származó cickányok hibridjeit kapták, azonban a hibrid hímek sterilnek bizonyultak a meiózis súlyos megsértése miatt. Így ugyanannak a fajnak a távoli populációi szaporodási szempontból elkülönülnek egymástól. Ugyanakkor ennek az izolációnak különböző mechanizmusai alakulnak ki a különböző populációkban. Az egyik esetben ezek testméretbeli különbségek, amelyek lehetetlenné teszik az interpopulációs keresztezéseket, a másik esetben a meiózisban a kromoszómapárosodást szabályozó genetikai rendszerek összeférhetetlensége, ami a hibridek sterilitásához vezet. Ha két populáció földrajzilag hosszú ideig el van izolálva egymástól, és nem "ellenőrzik" a génállományuk kompatibilitását, akkor végül genetikailag összeférhetetlenné válhatnak, még akkor is, ha azonos körülmények között élnek.

Vannak azonban olyan esetek, amikor a természetben ugyanazon faj marginális populációi között reproduktív izoláció figyelhető meg. Az északi partokon és Balti-tenger A sirályoknak két típusa van - a heringsirály és a sirályhátú sirály. Eltérnek egymástól, és nem keresztezik egymást, bár ugyanazt a területet foglalják el. Minden kritérium szerint ezek különböző típusok. A másik oldalon azonban ugyanazon faj rokon populációinak láncolatát találjuk, amelyek keletre oszlanak el Eurázsia északi részén, nyugat felé pedig Grönlandon és Észak Amerika. Feltételezhető, hogy a Bering-tenger területén egykor egy ősi populáció élt, amely fokozatosan nyugatra és keletre is megtelepedett a Jeges-tenger körül. A helyi lakosságba való betelepülés során a migránsok cseréje ellenére felhalmozódtak a genetikai különbségek. Mire e faj elterjedési területe Nyugaton bezárult, ezek a különbségek olyan jelentőssé váltak, hogy a marginális populációk megbízható szaporodási izolációját biztosították. Ez a példa bemutatja, hogy a földrajzilag távol lévő populációk közötti genetikai különbségek fokozatos felhalmozódása hogyan vezet a fajok kialakulásához.

Az allopatriás fajok klasszikus példája a szigetekről származó endemikus fajok. A Galápagos-szigeteken élő pintyek, amelyeket Charles Darwin írt le először, az allopatrikus fajképzés hatékonyságának bizonyítékai. DNS-ük molekuláris elemzése azt mutatja, hogy a darwini pintyek elképesztő morfológiai sokfélesége ellenére mindegyik egyetlen kontinentális faj leszármazottja. Képviselői több millió évvel ezelőtt érkeztek a Galápagosra, és négy fő vonalat eredményeztek. Az evolúció molekuláris órája lehetővé teszi eltérésük sorrendjének megállapítását. Közülük a legősibb a rovarevő pintyek sora. Később a pintyek sora jelent meg – vegetáriánusok, akik virágszirmokkal, rügyekkel és gyümölcsökkel táplálkoznak. Aztán még két, erősebb csőrrel emelkedett ki ebből a sorból. A pintyek arra használták őket, hogy rovarokat vonjanak ki a fatörzsekből, az őrölt pintyek pedig kemény magvakkal táplálkoztak. A különböző típusú pintyek kialakulása különböző szigeteken ment végbe, és így az allopatrikus fajképződés útján haladt.

szimpatikusspecifikáció. A legtöbb tudós egyetért abban, hogy számos állati növényfaj megjelenésének fő oka az allopátrikus fajok kialakulásának oka. Vannak azonban példák arra, hogy ugyanazon a területen több (és néha sok) közeli rokon faj is előfordul. Például az afrikai Viktória-tóban, amely mindössze 12 ezer évvel ezelőtt alakult ki, több mint 500 sügérfaj él, amelyek morfológiájukban, életmódjukban, viselkedésükben és számos egyéb jellemzőben különböznek egymástól. A molekuláris genetikai elemzés azt mutatja, hogy mindegyik egy közös őstől származik.

A Bajkál-tóban számos endemikus gerinctelen és halfaj keletkezett. Az amfipodák sokfélesége különösen jelzésértékű – mintegy 250 endemikus faj, amelyek egy ősi fajból származhattak. Nehéz feltételezni, hogy az ilyen zárt és viszonylag kicsi bioszisztémákon belül megvolt a helye a helyi populációk hosszú távú földrajzi elszigetelődésének, ami allopatrikus fajok kialakulásához vezethet.

Az ilyen jellegű jelenségek magyarázatára a hipotézist javasolták szimpatikus specifikáció. Azt sugallja, hogy a szaporodási elszigeteltség egyetlen területen is előfordulhat. Számos hipotézist állítottak fel arra vonatkozóan, hogy ez hogyan történik.

A reproduktív izoláció a genomiális és kromoszómális átrendeződések alapján történhet. Például a poliploidia a reproduktív izolálás megbízható és hatékony módszereként szolgálhat. A különböző fokú ploiditású növények közötti hibridek szinte mindig sterilek. Itt azonban komoly probléma adódik. Ha az átrendeződés sterilitást okoz a heterozigótákban, akkor ennek gyakorlatilag nincs esélye a populációban való elszaporodásra és terjedésre. Ez a probléma meglehetősen könnyen megoldható, ha az átrendeződési hordozó képes vegetatív úton terjedni. Ebben az esetben ugyanazon a területen belül meglehetősen gyorsan megjelenik egy olyan leszármazottja, amely képes egymással kereszteződni, és szaporodásilag elszigetelődik az ugyanazon a területen élő populáció többi részétől. Nyilván ezért fordul elő a poliploidia gyakran a vegetatív szaporodásra képes növényfajokban és a partenogenezisre képes állatokban, illetve rendkívül ritkán az ivaros szaporodásra képes fajokban.

A szimpatikus speciáció egyik változata az hibridogénspecifikáció. Ebben az esetben két szimpatikus faj közötti reproduktív izoláció akadályának részleges leküzdése egy új faj kialakulásához vezethet, amelyet mindkét szülőfajtól izolálnak. A fajképzés e módja mellett szól néhány partenogenetikus gyíkfaj, allopoliploid növényfaj.

Az ivaros szelekció nagyon fontos szerepet játszott az afrikai tavakban a sügér halak gyors elszaporodásában. A halszínek hatalmas, fajokon belüli sokfélesége alapját képezte a helyi vagy családi csoportok szexuális preferenciáinak sajátosságai szerinti gyors eltérésének, és végső soron a fajlagosodásnak.

Nem szabad azonban azt gondolni, hogy az allopatriás és szimpatrikus speciáció az evolúció egymást kizáró útjai. A fajok közös folytonos elterjedési területén belül mindig van mikroföldrajzi heterogenitás. Az elterjedési terület egyes területei a legtöbb egyed számára nem alkalmasak, azonban ugyanazon faj egyes képviselői genetikai adottságaikból adódóan képesek élni és szaporodni ezeken a területeken. Ha az ilyen helyi csoportok elég hosszú ideig léteznek a többiektől viszonylagos elszigeteltségben, új fajok keletkezhetnek belőlük.

1. Nevezze meg a specifikáció főbb módjait!

2. Milyen tényezők vezethetnek a populációk elszigeteltségéhez?

3. Hogyan hat a hosszú távú izoláció az izolált populációk genetikai szerkezetére?

4. Milyen mechanizmusokon alapul az allopatrikus speciáció?

5. Mondjon példákat allopatrikus specifikációra! Mennyire elterjedt a természetben?

6. Mikor következik be a szimpatriás speciáció?

7. Mondjon példákat a szimpatikus specifikációra!

8. Próbálja megmagyarázni a Viktória-tavi sügér fajok diverzitását allopatriás és szimpatrikus faji modellekkel!

Biológia. Általános biológia. 11. évfolyam. Alapszint Sivoglazov Vladislav Ivanovich

11. Speciáció az evolúció eredményeként

Emlékezik!

Mi az a kilátás?

Milyen ősi növényeket és állatokat ismer?

Milyen szerepet játszik az elszigeteltség az evolúcióban?

Specifikáció az új fajok megjelenésének folyamata. Jelenleg bekapcsolva a földgömb több millió különböző faj létezik, és a Föld teljes fennállása alatt a tudósok szerint 50-100-szor több volt belőlük. Hogyan jött létre ez a gigantikus sokféleség?

Specifikációs módszerek. Ernst Mayr, az ismert amerikai zoológus és evolucionista nagyban hozzájárult a fajképződés problémáinak megoldásához. A speciáció három fő módját emelte ki (34. ábra).

Az első módszer az egyik típus átalakítása egy másikra (A-ból B-be). Ugyanakkor a fajok összlétszáma nem változik, mert fokozatosan az egyik fajt egy másik, új faj váltja fel.

A második módszer két faj hibridizációján alapul, melynek eredményeként egy harmadik, új faj jön létre (interspecifikus formáció). Az eredeti fajok általában nem tűnnek el, így az összes fajszám nő (+1). Az ilyen speciálódásra példa a kultúrszilva megjelenése (2 n= 48) a fordulat hibridizációjának eredményeként (2 n= 32) és cseresznyeszilva (2 n = 16).

Rizs. 34. A specifikáció három fő módja

A harmadik módszer, amelyet Mayr valódi speciációnak nevezett, a karakterek divergenciájával (divergenciájával) kapcsolatos. Ezt a módszert C. Darwin tanulmányozta és részletesen leírta. Ha az eredeti és az újonnan kialakult fajok életképesek maradnak, a fajok száma nő. Így alakult ki a legtöbb faj.

A specifikáció módjai. Ha egy fajon belül különböző populációkhoz tartozó egyedek kereszteződnek és termékeny utódokat hoznak létre, a faj egyetlen entitás. Az intraspecifikus populációk közötti gének áramlása egyetlen faj génállományt alkot. Egy új faj kialakulásához szükség van a populációk közötti elszigeteltségre. Ennek eredményeként az izolált populációk között leáll a gének cseréje, felhalmozódnak az interpopulációs különbségek, amelyek később az ilyen populációk önálló genetikai rendszerré, először fajokká, majd nagyobb taxonokká való átalakulásához vezethetnek (35. ábra).

Az elkülönítési mechanizmustól függően a fajok kialakulásának két fő módja különböztethető meg: a földrajzi és az ökológiai.

Rizs. 35. A populációk közötti elszigeteltség kialakulása új fajok kialakulásához vezethet

Földrajzi specifikáció . A populációk térbeli elszigetelődésével földrajzi fajlagosodás következik be. Ha egy populáció az eredeti faj elterjedési területén kívülre vándorolt, elvesztette a kapcsolatot más fajpopulációkkal és más körülmények között találta magát, az új élőhelyi viszonyokhoz való alkalmazkodás felhalmozódása új faj kialakulásához vezethet.

Földrajzi speciáció akkor is előfordulhat, ha a szülőfaj eredeti integrált elterjedési területe több elszigetelt, egymástól független területre oszlik. Az ilyen elszigeteltség a globális geológiai folyamatok eredményeként jön létre: kontinensek sodródása, hegyek építése, vízzárók kialakulása stb. Az ilyen fajok kialakulásának klasszikus példája a pintyek, amelyeket Darwin különböző Galápagos-szigeteken tanulmányozott.

Az anyafaj elterjedési területének fragmentációval (a latin fragmensből - töredék, darab) történő speciációra példa a különböző típusú gyöngyvirágok megjelenése (36. ábra). Több millió évvel ezelőtt a gyöngyvirág eredeti ősi faja széles körben elterjedt Eurázsia erdőiben, de az eljegesedés következtében elterjedési területe több független területre szakadt. A gyöngyvirágot csak azokon a területeken őrizték meg, amelyeket a gleccser nem érintett: a Távol-Kelet déli részén, a Kaukázuson és Európa déli részén. Ezt követően ez a három izolált populáció egymástól függetlenül fejlődött ki, ami több új faj kialakulásához vezetett, amelyek a levelek és a korollak méretében és színében különböznek egymástól.

Rizs. 36. Speciáció a szülőfaj elterjedési területének feldarabolásával. Különböző típusú gyöngyvirágok kialakulása

A fajképződés nagyon lassan megy végbe, több százezer és millió év alatt, több százezer generációváltás eredményeként. Ha nyomon követjük egyetlen ősi kontinensről a szárazföldi töredékek egymás utáni elválasztásának folyamatát, egyértelmű összefüggést azonosíthatunk. A hosszabb önálló léttörténettel rendelkező szigetek és kontinensek növény- és állatvilágában sokkal jobban különböznek egymástól.

ökológiai specifikáció. Az ökológiai specifikáció az eredeti fajok elterjedési területén belül történik. Ez többféleképpen történhet. Az egyik az új fajok gyors megjelenése a kromoszómák számának többszörös növekedésével ( poliploidizáció). Például az eredeti dohánytípus 12 kromoszómával rendelkezik, de ismertek a 24, 48, 72 kromoszómával rendelkező formák.

Egy másik módszer a fajok ökológiai elkülönítésén alapul. Ebben az esetben az élőhelyi viszonyok közötti különbségek szigetelő korlátként szolgálnak, melynek eredményeként olyan ökológiai alfajok alakulnak ki, amelyek bizonyos ökológiai fülkéket preferálnak. A jövőben az ilyen alfajok új, önálló fajokat eredményezhetnek (5. §, különböző talajokon növekvő tölgyfajták).

Hasonló fajképződési mód az állatoknál is előfordul. Például az almabokorlégynek két ökológiai csoportja van, amelyek szívesebben táplálkoznak és két különböző típusú növényen – a galagonyán és az almafán – táplálkoznak és szaporodnak. Mint kiderült, a gazda felismerését és preferenciáját egyetlen gén szabályozza. Ezért egy ebben a génben keletkezett mutáció ökológiai fajok, majd alfajok, majd fajok kialakulását indíthatja el. A fajképződés teljességét bizonyítja a szaporodási izoláció (a keresztezés lehetetlensége) előfordulása még akkor is, ha az izoláló korlátok eltűnnek.

A létrejövő új fajok ezt követően bonyolult interspecifikus kapcsolatokba lépnek, amelyek meghatározzák későbbi sorsát: jólétet, halált vagy új fajokká bomlást.

Tekintse át a kérdéseket és a feladatokat

1. Hasonlítsa össze a specifikáció három fő módját!

2. Ismertesse a specifikáció főbb útvonalainak mechanizmusait!

3. Milyen szerepet játszik az izoláció a specifikáció folyamatában?

4. Mondjon példákat a földrajzi és ökológiai jellemzőkre!

5. Mi a térbeli elszigeteltség jelentősége az új fajok kialakulásában?

Gondol! Végrehajt!

Magyarázza meg, hogy a különböző növényfajok hibridjei miért gyakoribbak a természetben, mint a különböző állatfajok!

Dolgozzon számítógéppel

Lásd az elektronikus jelentkezést. Tanulmányozza az anyagot, és oldja meg a feladatokat.

Tudjon meg többet

Speciáció az eredeti faj tartományán belül. Jelenleg sok tudós két lehetőségre osztja az eredeti fajok tartományán belül előforduló fajok kialakulását. A fajok ökológiai izolációján alapuló fajlagosodás, amelyben maguk az egyedek preferenciáiban és aktivitásában bekövetkező vezető változást ún. szimpatikus specifikáció. Egy másik lehetőség az parapatrikus specifikáció, amely poliploidizáció vagy más genetikai változások következtében következik be. Ebben az esetben egy generáción belül új formák keletkeznek, vagyis azonnal bekövetkezik a genetikai izoláció. Versenyképességük bizonyítása érdekében a módosított genetikai apparátussal rendelkező egyedeknek ki kell állniuk az éles versenyt az életkörülményekhez jól alkalmazkodó egyedekkel. Ezért az ilyen típusú specifikáció korlátozott értékű. Ez alól kivételt képeznek a vegetatív szaporodás következtében gyorsan terjedő növények poliploid formáiban való előfordulás esetei.

Az evolúciós változások típusai. Az evolúciós változások fő típusai a divergencia, a konvergencia, a párhuzamosság és a filetikus evolúció.

Eltérés. Eltérés(a latin divergantia - divergencia szóból) az evolúciós folyamatok leggyakoribb típusa. A divergencia fogalmát Charles Darwin vezette be, az evolúció folyamatában a jellemzők eltéréseként értelmezve. Ebben az esetben két vagy több taxon kialakulása, amelyek közös őstől származnak. A karakterek és csoportok ilyen eltérése akkor következik be, ha a leánycsoport életkörülményei megváltoznak. Például egy ötujjas kar típusú végtag megjelenése segített az ősi gerinceseknek elsajátítani a földi környezetet. Az életmódtól és az élőhely típusától függően azonban a gerincesek különböző csoportjainak végtagjai jelentős változásokon mentek keresztül, és mára más-más funkciót látnak el (lásd 6. ábra). Az ilyen közös eredetű, eltérő vagy hasonló funkciókat ellátó szerveket nevezzük homológ szervek(lásd még 13. §).

Konvergencia. Konvergencia- ez az evolúciós változás egy fajtája, amelynek eredményeként hasonló tulajdonságok keletkeznek az egymással nem rokon, azaz eltérő eredetű élőlényekben. Leggyakrabban a konvergencia akkor következik be, amikor különböző típusú szervezetek élnek hasonló típusú élőhelyeken (37. ábra). Így a konvergens hasonlóság ugyanazon környezeti feltételekhez való alkalmazkodás eredménye. A halkopoltyú és a rákkopoltyú hasonló, légzési funkciókat lát el. A halak kopoltyúi azonban a garatba áthatoló kopoltyúrések közötti válaszfalakon fejlődnek ki, a rák kopoltyúi pedig a mellkas végtagjainak filiform kinövései. A lepkék és denevérek szárnyai, az emberek és a polipok szemei, a vakondok és a medvék üreges végtagjai (38. ábra) – mindezek a szervek különböző embrionális alapelemekből jönnek létre. A hasonló funkciókat ellátó, de eltérő eredetű szerveket nevezzük hasonló(lásd még 13. §).

Rizs. 37. Astrophytum csillagkaktusz Texasból (jobbra) és Euphorbia obesa. Dél-Afrika(bal). A két faj hasonló módon él természeti viszonyokés a konvergens evolúció következtében szerzett hasonló formákat. Ráadásul nemcsak különböző családokhoz, hanem különböző rendekhez is tartoznak. A kedvező körülmények ellenére Afrikában szinte teljesen hiányoznak a kaktuszok.

Párhuzamosság. Párhuzamosság- Ez az evolúciós változás egy fajtája, amelynek eredményeként hasonló jellemzők alakulnak ki rokon formában. Például a cetfélék és az úszólábúak egymástól függetlenül vízi környezetbe költöztek, és megszerezték a megfelelő adaptációkat - békalábokat. A trópusi zóna különböző kontinenseken, hasonló éghajlati viszonyok között élő emlősei bizonyos általános hasonlóságot mutatnak (39. ábra).

Rizs. 38. Hasonló testek

Rizs. 39. Párhuzamosság Afrika és Dél-Amerika esőerdőiben élő emlősök testének felépítésében: pangolin (balra) és óriás tatu (jobbra)

filetikus evolúció. Filetikai evolúció- ez egyfajta evolúciós átalakulás, amelyben az ősi taxonok fokozatosan új (leány) taxonokká alakulnak anélkül, hogy oldalágak képződnének. Ebben az esetben egy folytonos taxonsor jön létre, amelyben mindegyik az előző leszármazottja és a következő őse.

A szaglás mesterséges fokozása szolgálati kutyáknál című könyvből szerző Krusinszkij Leonyid Viktorovics

Kutatási eredmény A fenamin hatása a szagélességre. Kutyáknál a szagélességet előzetesen megkülönböztető dobozok segítségével értékelték. Közvetlenül ezután 0,01-0,02 g-os adagban (tablettában) kaptak fenamint, különböző időközönként (40 perctől).

Volk [A viselkedés ontogenezisének kérdései, problémák és az újrabevezetés módszere] című könyvéből szerző Badridze Jason Konstantinovics

Az idegenek elkerülő reakciójának kialakulásának eredménye Az elkerülő reakció kialakulásának szakaszai és sebessége ben különféle fajták az állatokat a 11., 12., 13., 14. táblázat mutatja. 11. táblázat: Farkasok (n=22). Az idegenek elkerülésére irányuló reakció kialakulásának szakaszai és sebessége. 12. táblázat. Fokozatok és sebesség

A Pharmaceutical and Food Maffia című könyvből írta: Brower Louis

Eredmény: az allopátiás gyógyászat hiteltelensége Húsz éven át a hivatalos onkológusok, L. Schwartzenberg, L. Israel és G. Mate monopóliuma korlátlan volt, és nem okozott követeléseket. Ma ugyanezek az onkológusok nyilvánosan elismerik bűnösségüket.

Az Evolúció című könyvből szerző Jenkins Morton

ALLOPATRIUS SPECIFIKÁCIÓ Az új fajok megjelenésének módja a földrajzi elhelyezkedéstől függ. A legtöbb faj az allopatriás fajok (allo - másik, patris - szülőföld) eredményeként jelenik meg, vagyis a földrajzi elkülönülés eredményeként

A Biology című könyvből [Teljes útmutató a vizsgára való felkészüléshez] szerző Lerner György Isaakovich

SZIMPATRIUS SPECIFIKÁCIÓ A szimpatriás speciáció egy populáción belül fordul elő (sim - együtt, patris - szülőföld). Ritkábban fordul elő, mint az allopátriás. Ez a kifejezés a különböző fajok állandóan belüli kialakulásának folyamatára utal

A pszichofiziológia alapjai című könyvből szerző Alekszandrov Jurij

Az Evolúció című könyvből [ Klasszikus ötletek az új felfedezések tükrében] szerző Markov Alekszandr Vladimirovics

A véletlen logikája című könyvből [A biológiai evolúció természetéről és eredetéről] szerző Kunin Jevgenyij Viktorovics

2.2. Az eredmény egy rendszeralkotó tényező A TPS kialakulásában a legfontosabb esemény a rendszeralkotó faktor (a rendszer eredménye) meghatározása volt, amelyet hasznos adaptív hatásként értelmeztek a „szervezet-környezet” arányban. a rendszer bevezetése során elért.

A Mi van, ha Lamarcknak ​​igaza van a könyvből? Immunogenetika és evolúció szerző Steele Edward

A fajképzés mindenki személyes ügye. A szimpatikus fajosításnak elméletileg azzal kell kezdődnie, hogy ugyanannak a fajnak a különböző egyedei elkezdenek alkalmazkodni egy közös elterjedési területen belüli különböző ökológiai résekhez. A készüléket párosítani kell

Az Antropológia és a biológia fogalmai című könyvből szerző Kurcsanov Nyikolaj Anatoljevics

Speciáció körülöttünk A modern bioszféra tele van példákkal az „itt és most” előforduló spekulációra. Mindezek a számtalan vitatott faj, félfaj, szuperfaj, gyűrűs faj, fajkomplexum és "fajraj" nem más, mint példa.

A szex titkai című könyvből [Férfi és nő az evolúció tükrében] szerző Butovskaya Marina Lvovna

A színlátás és a speciáció alakulása A sügér látása fontos szerepet játszik a párválasztásban: minden faj hímjei saját különleges öltözékkel rendelkeznek, a nőstények pedig jól ismerik színezetük árnyalatait. A látás kifejezetten a spektrális jellemzőkre hangolható

A szerző könyvéből

1. fejezet Az evolúció alapjai: Darwin és az evolúció szintetikus elmélete Per. A. Nadiryan Ebben és a következő fejezetben Rövid leírás az evolúciós biológia jelenlegi állapota, mint 1995 előtt, amikor a tudomány új iránya – az összehasonlító genomika – megjelent.

A szerző könyvéből

2. fejezet A szintetikus evolúcióelmélettől az evolúciós genomikáig: az evolúció különböző mechanizmusai és útjai Per. A. Nesterova Ebben a fejezetben folytatjuk az evolúcióbiológiáról szóló tárgyalásunkat a genomika megjelenése előtti időszakban. A tárgyalt fejlesztési irányok közül sok nem

A szerző könyvéből

Speciáció és konvergencia Most szeretnénk megvitatni Lamarck szóma-csíravonal visszacsatolási hipotézisének a specifikáció és konvergencia elméletére gyakorolt ​​​​hatásait. A fajok katasztrofális kihalása mellett például a meteoritok lehullása, ill

A szerző könyvéből

5.3. Speciáció Az új fajok kialakulásának folyamatát, amely a populáció átalakulása alapján megy végbe, speciációnak nevezzük. Nyilvánvaló, hogy a fajok meghatározása és kiválasztási kritériumai nélkül lehetetlen a fajok tanulmányozása.

A szerző könyvéből

Nemek közötti különbségek az agy szerkezetében az irányított evolúció eredményeként A kognitív funkciók és más pszichológiai funkciók nemi különbségei, amelyek valószínűleg az emberi evolúció során alakultak ki a férfiak és a férfiak eltérő szaporodási stratégiáinak következtében.

Az életkörülmények változásával a természetes szelekció iránya is megváltozik. Ha egy széles körben elterjedt faj egyedeinek csoportjai különböző körülmények közé esnek, vagy például elkezdenek különböző zsákmányra vadászni, akkor ezekben a csoportokban a szelekció különböző irányokba fog menni. Ez különféle eszközök kialakulásához vezet bennük. Ennek eredményeként egy nézetből természetes kiválasztódás több új faj képződik, azaz a fajképződés folyamata megtörténik. Ennek szemléltetésére Darwin diagramot ad a jelek divergenciájáról vagy divergenciájáról.

A sémában az alsó sor alatti nagybetűk (A, B, C, D stb.) hagyományosan ugyanazon nemzetség egyes fajait jelölik. Az alulról felfelé haladó párhuzamos vonalak (I-től XIV-ig) a generációk időbeni változását szimbolizálják. Darwin feltételesen elfogadja, hogy ezer generáció kerül át egyik sorból a másikba. Az alulról felfelé haladó szaggatott vonalak szemléltetik e generációk történelmi sorsát a fejlődés különböző szakaszaiban. Minél nagyobb a távolság az egy párhuzamos vonalat keresztező szaggatott vonalak között, annál nagyobb a különbség a megfelelő nemzedék divergens egyedcsoportjai között (II. vonal), mint az a5 és m5 pontok között (V vonal). Ez azt jelenti, hogy a közös eredeti A faj két utódcsoportja (a2 és m2) között 2000 generáció alatt keletkezett kezdeti eltérés (különbség) kisebb, mint az 5000 generáció után kialakult különbségek (a5 és m5). Ezért – mondja Darwin – feltételezhetjük, hogy az a2 és m2 csoport ugyanannak még két változata Általános nézet, az a5 és m5 csoport pedig már két új faj lesz, amelyeknek közös őse (A faj).

Darwin szerint tehát az új fajok köztes lépések sorozatán keresztül keletkeznek: először is két (vagy több) fajta keletkezik ugyanazon a fajon belül; ezek a fajták jellegükben továbbra is eltérnek egymástól, fokozatosan alfajokká és végül új fajokká válnak. A fajta egy lépés egy új faj kialakulása felé. Ugyanakkor az eltérési séma szerint egy régi faj általában nem egy, hanem több fajt eredményez.

Eltérő természet Speciáció azért következik be, mert a fajon belüli élőlények közötti kezdeti különbség növeli annak előfordulását. Darwin ezzel a példával illusztrálja ezt: a farkasok összlétszáma növekedni kezd, ahogy ennek a ragadozónak a különböző családjai különböző zsákmányra kezdenek vadászni. Egyes farkasok az állattenyésztésre, mások a vadon élő állatokra "specializálódnak". Ennek eredményeként a farkasok összlétszáma növekszik. A természetes szelekciónak különböző irányai vannak köztük, és ennek következményeként a divergencia.

Térjünk vissza a divergencia sémához. Az evolúció során új szelekciós irányok is felmerülnek (szaggatott vonalak az A és az I. fajtól sokszor elágaznak). E leszármazási ágak egy része zsákutcának bizonyul: leszármazottjaik nem élik túl a mai napig (XIV. vonal), és kihalnak, helyüket jobban alkalmazkodó fajok veszik át. Ne hagyjon utódokat (azaz pusztuljon ki) és sok eredeti fajt. És néhány (az ábrán az F vonal) a mai napig fennmarad, szinte anélkül, hogy megváltoztatná tulajdonságaikat.

A vizsgált folyamat utolsó szakaszában az újonnan megjelent fajok különböző mértékű hasonlóságot mutatnak. A XIV. vonalon jól látható az egymáshoz legközelebb eső 5 fajcsoport. Ennek a közelségnek az oka, amint az a diagramból jól látható, az ilyen fajok szoros rokonsága. Szisztematikus, közeli rokon fajokat egyesítő nemzetség, ami tükrözi e fajok közös eredetének rokonságát.

szülés viszont családokká egyesülnek, családok rendekké stb. A divergencia sémája azt mutatja, hogy az ilyen asszociációk alapja ebben az esetben is maga az evolúció folyamata. Ha közeli rokonságban állnak egymással, a fajok ugyanabba a nemzetségbe tartoznak, ha távolabbiak, akkor ugyanabba a családba tartoznak. Végül a nagyon távoli fajok ugyanazon típus különböző osztályaiba tartoznak. Ez azt jelentené, hogy minden azonos típusú fajnak van egy közös őse, csak ez az ős rendkívül ősi.

Tehát a növények és állatok modern rendszerei az evolúció egy bizonyos szakaszát tükrözik. Ugyanakkor nem szabad megfeledkezni arról, hogy a taxonómusok által leírt modern fajok ma valóságosak, de történelmileg átmenetiek: valamikor csak alfajok voltak; egy távoli jövőben új rokon fajok csoportjait egyesítő nemzetségekké válhatnak; ezek az új jövendő fajok a modern időkben csak alfajok vagy fajták. Így a divergencia séma megmagyarázza, hogy az evolúció a modern taxonómia alapja. Ugyanakkor azt mutatja, hogy a divergencia elkerülhetetlenül sokféle szerves forma megjelenéséhez vezet a természetben.

Az eltérési séma egy másik fontos kérdés megértésében segít. A szerves formák sokféleségének általános növekedése nagymértékben bonyolítja a természetben az élőlények között kialakuló kapcsolatokat. Ezért közben történelmi fejlődés legnagyobb előnyök rendszerint a legjobban szervezett formákat kapják. Így a Földön a növény- és állatvilág általános progresszív fejlődése az alacsonyabb formáktól a magasabb formák felé valósul meg.

Azokban az esetekben azonban, amikor az életkörülmények nem bonyolódnak, hanem gyakorlatilag változatlanok maradnak, az organizmusok további bonyodalmak nélkül megmaradnak.

A divergenciával együtt az evolúció eredménye lehet az ellenkező eredménye is - konvergencia vagy a jellemzők konvergenciája. A konvergencia a természetes szelekció egyirányú működéséből adódik az egymástól szisztematikusan távol lévő szervezetekben, amikor ezek az organizmusok hasonló körülmények között élnek. A konvergens hasonlóságra példa a cápa (hal), az ichtioszaurusz (kihalt, nyakú vízi hüllő) és a delfin (vízi emlősök) áramvonalas testalkata. A testformák hasonlóságát itt egy nem szoros család okozza. hanem a természetes szelekció egyirányú működésével ugyanabban a vízi környezetben, ahol ez a forma hasznos a halak és a delfinek számára egyaránt.

Így a természetes szelekció hatására kialakul a relatív alkalmasság, új fajok képződnek, nő a természetben a szerves formák általános sokfélesége, és végbemegy a Föld állat- és növényvilágának fokozatos fejlődése.

A fajok kialakulása az evolúció fontos szakasza. Folyamatosan felbukkanó mutációkkal telített populációkban kezdődik, amelyek szabad keresztezése esetén új genotípusok és fenotípusok alakulnak ki (lásd "A genetika és szelekció alapjai" című fejezetet). Ez a populáció egyedei közötti karakterek eltéréséhez vezet - eltérések(55). A kezdeti populáció formák csoportját alkotja, amelyekben változó mértékű tulajdonságeltérés.

A megváltozott tulajdonságokkal rendelkező élőlények képesek új élőhelyek kialakítására és számuk növelésére. Az extrém kontraszteltérésekkel rendelkező egyedeknek van a legnagyobb esélyük a túlélésre és termékeny utódok elhagyására. A középhaladó formák többet versenyeznek és gyorsabban halnak ki. Így az eredeti populációban új csoportosulások keletkeznek, amelyekből először új populációk, majd az ezt követő divergenciával új alfajok és fajok jönnek létre. A divergencia elve megmagyarázza az életformák sokféleségének eredetét. Hasonlóképpen magyarázta Darwin a nemzetségek, családok, rendek stb. kialakulását.

A fajosításnak két módja van: földrajzi és ökológiai.

Földrajzi specifikáció az eredeti faj elterjedési területének kiterjesztésével vagy annak elszigetelt részekre osztásával különféle természetes akadályok (folyók, hegyek stb.) által. Egy faj elterjedési területének bővülésével a populációk egyedei új talaj- és éghajlati viszonyokkal, más állat- és éghajlati viszonyokkal találkoznak. növényvilág. Újban szokatlan körülmények azok az egyedek, akiknek genotípusa leginkább megfelel ezeknek a feltételeknek, túlélik és hagynak utódokat. Ez a génállomány megváltozásához, új populációk kialakulásához, a jövőben alfajok és fajok megjelenéséhez vezet.

A populációk izolálása, megakadályozva a szabad keresztezést, a populációk génállományának megváltozásához, majd új populációk, alfajok és fajok kialakulásához is vezet. A származási központok a földrajzi elszigeteltség példái. termesztett növények(lásd a "Kiválasztás" részt). Ezeknek a gócoknak a gerincek, sivatagok és óceánok egymástól való elválasztása hozzájárult elszigeteltségükhöz és a növényzet autonóm kialakulásához bennük, ami a rokon növények kivételes sokféleségéhez vezetett bennük.

Ökológiai specifikáció fajai körzetében új élőhelyek (ökológiai fülkék) megtelepedésével kapcsolatos. Ugyanakkor egyazon populáció kis csoportjai fajukon belül a számukra szokatlan környezeti körülmények közé kerülhetnek. Az új körülmények hozzájárulnak az új mutációk azonosításához, megszilárdulásához, a természetes szelekció irányának megváltozásához, ami a génállomány megváltozásához, a populációk még nagyobb elszigetelődéséhez, majd új populációk kialakulásához, alfajok és fajok, amelyek alkalmazkodtak az új sajátos körülményekhez.

Példa erre az öt boglárkafaj, amelyek különböző élőhelyi körülmények között fejlődtek ki (56):

1. keménylevelű ranunculus - vízi növény;
2. a ranunculus nedves talajon nő;
3. arany boglárka - réteken, kertekben, utak mentén;
4. kassubi boglárka (kasub) - erdőkben és parkokban;
5. ranunculus mérgező - nagyon nedves helyeken.

Elemi evolúciós tényezők.

A populációban végbemenő, a populáció genetikai szerkezetének megváltozásához vezető, természetes szelekció által irányított evolúciós folyamatot ún. mikroevolúció. Egyenlőtlen genotípusú egyedekből álló populációban kezdődik. Egy populáció összes genotípusának összességét ún génállomány. Amikor ki vannak téve különféle elemi tényezők evolúció, egy populáció génállománya megváltozik.

Ezek a tényezők a következők lehetnek:

1. új örökletes változások megjelenése - mutációk és kombinációk, amelyek új genotípusok megjelenéséhez vezetnek a populációkban;
2. népesség-ingadozások, ún népesedési hullámok. Felmerülhetnek szezonális változásokkal (egynyári növények, rovarok), élelmezésbiztonsággal (rágcsálók tömeges elszaporodásával), természeti katasztrófákkal (szárazság, árvíz, tüzek) kapcsolatban. A populációs hullámok megváltoztatják az egyes gének koncentrációját. A populáció csökkenése során egyes gének eltűnhetnek, és a populáció új növekedésével más gének növelhetik koncentrációjukat;
3. földrajzi vagy biológiai izoláció populációk, amelyek gátat szabnak a szabad keresztezésnek, ami a különböző populációk génösszetételének eltéréséhez és izolációjához vezet.

Mindezek a génállománybeli változások véletlenszerű természetűek, többirányúak. Az evolúció egyetlen szelektív és irányító tényezője a természetes szelekció, amely változó körülmények között kiválasztja és növeli azoknak az egyedeknek a számát, amelyek genotípusa jobban megfelel az adott környezeti feltételeknek, és csökkenti az ehhez a környezethez kevésbé megfelelő genotípusú egyedek számát. . A fajok sokfélesége a karakterek eltérésének és a természetes szelekció irányító alkotó szerepének az eredménye.

A természetes szelekció általában az élőformák szerveződésének, a létfeltételekhez és a fajok sokféleségéhez való relatív alkalmazkodóképességének fokozatos bonyolításához, növekedéséhez vezet.

A fajok részt vesznek az evolúciós folyamatokban a magasabb rendű csoportok kialakításában. Ezt a folyamatot makroevolúciónak vagy szupraspecifikus evolúciónak nevezik. A makroevolúcióban ugyanazok a folyamatok mennek végbe, mint a speciációban - a karakterek eltérése, a létért való küzdelem és a természetes kiválasztódás.

Az életkörülmények megváltozásakor a természetes szelekció következtében megnő az egyedek közötti egyéni különbségek száma az azonos fajhoz tartozó egyedek között, és a fajon belüli karakterek eltérése figyelhető meg. Ennek eredményeként egy fajon belül több eltérő tulajdonságú és tulajdonságú csoport alakul ki. A létért folytatott küzdelem természetesen a legtöbb esetben a köztes formák fokozatos kihalásához, a megváltozott környezethez alkalmazkodók fennmaradásához vezet. Ily módon egy szülőfajból a történeti folyamat során több új faj is kialakul.

Darwin tanításai szerint az új fajok nemzedékről nemzedékre való öröklődés és az élőlények által az ontogenezis során elért kisebb változások fokozatos felhalmozódása miatt jönnek létre. Az azonos fajon belüli élőlények alkalmazkodásának eredményeként ahhoz különböző feltételek több új faj képződik. ábrán A 40. ábra három új faj megjelenését tükrözi az A fajból és két új fajt a B fajból. Amint az ábrán látható, az új A faj változásai 14 új faj kialakulásához vezettek. Egyes esetekben új fajok keletkeznek a szülőfaj fokozatos változása következtében. Példa erre az E 10, F 10 fajok kialakulása az E, F fajok fokozatos változásával.