Panmiktiskajos organismos (seksuāli vairojoties) suga ir organismu kopums, kas ir līdzīgi veselā virknē īpašību, kas spēj brīvi krustoties, veidojot auglīgus pēcnācējus. Izolācijas jēdziens tiek izmantots mikroevolūcijas vai, kā to sauc arī, specifikācijas kontekstā. Reproduktīvā izolācija sāk jaunas sugas veidošanās procesu un to beidz. Taču ne visas šīs parādības formas novedīs pie jaunas sugas rašanās, tāpat kā ne katra izolācija noved pie populāciju galīgas reproduktīvās atdalīšanas.
Izolācijas mehānismi evolūcijā
Vienas sugas iekšienē indivīdi eksistē grupās – populācijās. Tieši populācijas kā mikroevolūcijas vienība kalpo par materiālu jaunu sugu veidošanās, kas atšķiras no sākotnējām. Sugas ietvaros vairošanās procesā starp populācijām notiek ģenētiskā materiāla apmaiņa. Ko saucorganismu reproduktīvās spējas. Ja kāda iemesla dēļ šī apmaiņa starp vienas sugas populācijām ir ierobežota vai pilnīgi neiespējama, viņi saka, ka ir iestājusies reproduktīvā izolācija. Šī evolūcijas mehānisma definīcija ir tāda, ka dažādu populāciju indivīdi nevar radīt pēcnācējus. Jaunas sugas rašanās vēsture ir dažāda veida reproduktīvās izolācijas ķēde, kas viena otru aizstāj vai pārklājas, padarot populāciju dalījumu neatgriezenisku.
Reproduktīvā izolācija: klasifikācija
Ir vairāki jēdzieni populācijas izolācijas šķirņu klasifikācijā. Dažādi kritēriji, kas tiek uzskatīti par galveno funkciju, rada zināmu neskaidrību šajā jautājumā. Ņemsim par pamatu, ka reproduktīvā izolācija kā pastāvīgs panmiksijas ierobežojums (brīva šķērsošana) ir pēdējais posms, kas pabeidz sugu veidošanos. Šī sugas veidojošās izolācijas skatījuma atbalstītāji bija labi pazīstami evolūcijas biologi F. G. Dobžanskis (1900-1975) un E. Mayr (1904-2005). Reproduktīvās izolācijas mehānismi šajā pieejā tiks iedalīti trīs grupās:
- telpiskais dalījums (ģeogrāfisks);
- vides izolācija (vides mehānismi);
- pareizs reproduktīvais mehānisms, tostarp pirmskopulācijas (pirms zigotas veidošanās) un pēckopulācijas (notiek pārošanās, bet olšūna vai nu netiek apaugļota vai mirst, vai arī hibrīdi ir sterili) barjeras.
Jebkurš mehānisms sasniedz ierobežojumupanmiksija: pilnīga vai daļēja. Īsi aplūkosim reproduktīvās izolācijas veidus katrā grupā. Piemēri, kas tos ilustrē, palīdzēs izprast konkrētas formas būtību.
Iedzīvotāju izolācijas telpiskie mehānismi
Izolācijas mehānisms ir saistīts ar dažādām ainavas izmaiņām (barjeras parādīšanos kalnu grēdu vai upju veidā) vai ar sugas izplatību plašās teritorijās. Ja tiek traucēta gēnu plūsma starp atdalītajām populācijām, notiek reproduktīvā izolācija. Slavenāko piemēru šādai parādībai ar jaunu sugu veidošanos var uzskatīt Galapagu salu salu sugas, kas kļuva par vienu no piemēriem Čārlza Darvina darbam "Sugu izcelsme ar dabiskās atlases līdzekļiem". Vai arī zilās varenes piemērs, kuras viena populācija dzīvo Ķīnā, bet otra – Spānijā.
Ekoloģiskās izolācijas mehānismi
Šāda veida reproduktīvās izolācijas iemesli ir saistīti ar atšķirīgu apstākļu atšķirību vienas un tās pašas sugas populāciju savairošanai, kas dzīvo simetriski, tas ir, vienā teritorijā. Piemēram, vairošanās vai ziedēšanas sezona nesakrīt. Kalifornijas piekrastē simetriski pastāv divu veidu priedes: viena suga putekšņus izdala februārī, bet otra aprīlī. Sezonālā ekoloģiskā izolācija viņiem ir kļuvusi reproduktīva. Reproduktīvās izolācijas piemēru, kas rodas no dažādām barības bāzēm, demonstrē trīs Antarktikas roņu sugas, kas cēlušās no viena un tā paša filoģenētiskā priekšteča. Vedela ronis ēd tikai zivis, leoparda ronis ēd pingvīnus un roņus, un Ross ronis ēdgalvkāji.
Reproduktīvās izolācijas pirmskopulācijas formas
Mehāniskā izolācija - pārošanās neefektivitāte, ko izraisa reproduktīvo vai kopuļojošo orgānu atšķirīgā struktūra. Piemēram, dažādiem salvijas veidiem ir dažādas ziedu formas, un tos apputeksnē citas bites. Tāda pati korelācija pastāv starp orhidejām un kolibri. Drosophila mušu starpsugu pārošanās izraisa partnera savainojumus vai pat nāvi.
Etoloģiskā izolācija - nepārošanās seksuālās uzvedības atšķirību dēļ (uzvedībā, dziedāšanā, dejošanā, kvēlošanā vai feromonu atšķirībās). Piemēram, cieši radniecīgas ugunspuķu sugas, aicinot mātīti pārošanai, mirgo dažādi (ar atšķirīgu biežumu un ilgumu). Šajā kontekstā var minēt arī sugai raksturīgās dziesmas zvirbuļos un vardēs. Un visi zina par putnu pārošanās rituāliem.
Gamētiskā izolācija – gametu mijiedarbības trūkums vai gametu nāve. Šāda veida izolācijas esamība ir pierādīta eksperimentāli. Piemēram, divas jūras ežu sugas ar ārēju apaugļošanu krustoja amerikāņu ģenētiķi Deniss un Bračets. Ola tika apaugļota, bet embrijs nomira gastrulācijas sākuma stadijā.
Reproduktīvās izolācijas pēckopulācijas formas
Tas attiecas uz apaugļotās olšūnas dzīvotspēju un embrija nāvi ontoģenēzes sākumposmā. Vai arī dzimuša mazuļa (vai indivīda) nāve pirms pubertātes sasniegšanas. Ļoti tuvu gametic koncepcijaiizolācija.
Hibrīdu sterilitāte
Lielākajā daļā dzīvnieku izdzīvojušie starpsugu hibrīdi ir sterili, tas ir, tie nespēj radīt pēcnācējus. Izņēmums var būt daļēji sterili hibrīdi. Šīs parādības mehānisms ir diezgan sarežģīts, pamatojoties uz gēnu, hromosomu vai citoloģiskiem cēloņiem. Mēs sniegsim tikai visiem zināmus starpsugu hibrīdu piemērus.
Hibrīds ēzelis un ķēve - mūlis. Tas ir lielāks par ēzeli un mazāks par zirgu, turklāt dzīvniekus ir vieglāk turēt. Suņa un vilka cieši radniecīgu pasugu (vilku suns, pusvilks) hibrīdiem ir attīstītāks instinkts un izturība nekā parastiem suņiem. Daudzas akvārija zivis ir hibrīda formas (krāsaini aulonokāri). Tās ir skaistas, lielākas par vecāku formām, bet pērkot jānorāda zivs izcelsme, pretējā gadījumā pēcnācējus nesagaidīsi. Ikviens zina, ka kultivēto augu (tomātu, gurķu) sēklas, kas apzīmētas ar simbolu F-1, ir hibrīda formas. Šo augu augļus neatstāj sēt.
