§ 9. Микроэволюция. Видообразование

СТРАНИЦА 78

Какая форма естественного отбора, на ваш взгляд, приводит к дивергенции?

В качестве примера дивергенции можно рассмотреть появление на океанических островах двух видов жуков — крылатых, имеющих большие крылья, и бескрылых. Попавшие на остров насекомые имели крылья, но такая крылатая форма насекомых часто погибала, уносимая ветром в океан дизруптивный отбор

СТРАНИЦА 78

Назовите причины изоляции популяций.

Длительная внутривидовая изоляция приводит к тому, что каждая популяция эволюционирует независимо. Мутации, возникающие в одной популяции, не могут проникнуть в другую. Дрейф генов приводит к тому, что в разных популяциях фиксируются разные наборы аллелей. Естественный отбор перестраивает генетическую структуру каждой изолированной популяции на свой лад, приспосабливая каждую из них к локальным условиям.

Даже в том случае, если условия, в которых живут две изолированные популяции, совершенно идентичны, и отбор в обеих популяциях идет по одним и тем же признакам, в одном и том же направлении, результаты такого отбора могут оказаться совершенно разными, потому к одному и тому же фактору среды можно приспособиться разными путями. Если популяции изолированы, то каждая из них идет своим путем.

Одним из самых ярких примеров такого рода служит явление мимикрии. Многие виды съедобных животных имитируют окраску несъедобных. При этом разные изолированные популяции одного широко расселенного вида-имитатора подражают окраске разных видов-моделей, именно тех, с которыми они живут на одной территории.

СТРАНИЦА 79

Предположите и запишите этапы микроэволюционного процесса, в результате которого образовался новый вид лягушки, имеющей чёрную окраску.

1. Спонтанные мутации и начало дивергенции в пределах популяции лягушки.

2. Естественный отбор наиболее приспособленных особей, продолжение дивергенции.

3. Гибель менее приспособленных особей в результате влияния условий среды – продолжение естественного отбора и образование новых популяций и подвидов.

4. Изоляция подвидов, приводящая вследствие репродуктивного разобщения к появлению новых видов

СТРАНИЦА 80

Назовите другие возможные причины географического видообразования.

Образование нового вида в результате географической изоляции популяции. Обычно это наблюдается вследствие разрыва ареала (площади распространения). Например, при отделении материка Австралии обитавшие там животные оказались в изоляции, поэтому среди млекопитающих эволюционировали лишь сумчатые животные (более древние), а на других материках — сходные с ними, но плацентарные (например, сумчатый волк и волк из отряда хищных; сумчатая крыса и крыса из отряда грызунов). Географическое видообразование происходит в такой последовательности: изменение среды обитания и положения вида (популяции) в ней –> изменение направления естественного отбора —> отбор наиболее приспособленных особей или особей, способных освоить новые территории, расселение особей за пределы ареала —> географическая изоляция между популяциями —> отбор в новых условиях среды —> возникновение подвидов —> биологическая изоляция —> возникновение новых видов.

СТРАНИЦА 82

Подумайте и опишите виды изоляции, которые могут привести к экологическому видообразованиию.

Разделение единого вида на несколько изолированных популяций и их дальнейшее существование в разных условиях является основным механизмом видообразования. При этом прекращается обмен генами между популяциями и постепенно накапливаются межпопуляционные различия, приводящие со временем к образованию новых видов. Особое значение имеют различия, изменяющие брачные ритуалы. Они предотвращают скрещивание особей, принадлежащих к разным популяциям, даже при случайной встрече.

Докопуляционные формы репродуктивной изоляции.

Механическая изоляция – безрезультативность спаривания, вызванная различным строением репродуктивных или копулятивных органов. Например, разные виды шалфея имеют различную форму цветка и опыляются другими пчелами. Такая же корреляция между орхидеями и колибри. Межвидовое спаривание мушек дрозофил приводит к травмам или даже смерти партнера.

Этологическая изоляция – не спаривание из-за различий в сексуальном поведении (в ухаживании, пении, танцах, свечении или же разности феромонов). Например, близкородственные виды светлячков при приглашении самки для спаривания по-разному мигают (с разной частотой и длительностью). Также можно упомянуть в этом контексте видоспецифические песни у воробьев и лягушек. А о брачных ритуалах птиц знают все.

Гаметическая изоляция – отсутствие взаимодействия гамет или гибель гамет. Существование такого типа изоляции доказано экспериментально. Например, два вида морских ежей с наружным оплодотворением скрещивали американские генетики Дени и Браше. Яйцеклетка оплодотворялась, но зародыш погибал на ранних стадиях гаструляции.

Послекопуляционные формы репродуктивной изоляции Имеется в виду нежизнеспособность оплодотворенной яйцеклетки и гибель зародыша на ранних стадиях онтогенеза. Или гибель рожденного детеныша (или особи) до достижения половой зрелости. Очень близкое понятие к гаметической изоляции. Стерильность гибридных особей У большинства животных выжившие межвидовые гибриды стерильны, то есть не способны давать потомство. Исключением могут быть полустерильные гибриды. Механизм данного явления довольно сложен, основывается на генных, хромосомных или цитологических причинах. Приведем лишь примеры межвидовых гибридов, которые всем известны. Гибрид осла и кобылы – мул. Он крупнее осла и меньше лошади, кроме того, животных проще содержать. Гибриды близкородственных подвидов собаки и волка (волкособ, полуволк) обладают более развитым чутьем и выносливостью, чем обычные собаки. Многие из аквариумных рыбок – гибридные формы (красочные аулонокары). Они красивы, крупнее родительских форм, но при покупке стоит уточнять происхождение рыбок, иначе не дождетесь потомства. Всем известно, что семена культурных растений (помидоры, огурцы), помеченные символом F-1, — это гибридные формы. Плоды этих растений не оставляют на семена.

СТРАНИЦА 83

Заполните таблицу по предложенному образцу.

Способы видообразования

СТРАНИЦА 83

• Что такое микроэволюция?

Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей, среди нескольких поколений; изменение на внутривидовом уровне. Такие изменения происходят из-за следующих процессов: мутации, естественный отбор, искусственный отбор, перенос генов и дрейф генов. Эти изменения приводят к дивергенции популяций внутри вида, и, в конечном итоге, к видообразованию

• Что называется дивергенцией? Приведите примеры.

Дивергенция — расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции: результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора.

Ярким примером дивергенции может служить изменение конечностей млекопитающих в ходе их приспособления к разным условиям среды. Рука человека, крыло летучей мыши, копыто лошади, лапа медведя, ласта морского льва, плавник кита – это все результаты дивергенции.

• Какое эволюционное значение имеет изоляция?

Если популяция (множество организмов одного вида), проживающая на одной площади, оказывается разделена (например, разделение материков, образование водоёмов вследствие землетрясения и тд), то эволюция этого вида происходит раздельно. Грубо говоря, образуется популяция 1 и популяция 2. Из-за того, что они не могут пересекаться и обмениваться генами из-за какого-либо барьера, появляется генетический барьер. обе части популяции продолжают развиваться независимо друг от друга. даже если вторая популяция сохранила свои признаки, в какой-то момент в популяции 1 появляется слишком много изменений (из-за мутаций, из-за естественного отбора — например, деревья в этой зоне стали выше, и стали выживать только животные с длинной шеей — остальные постепенно вымерли от голода), и эта популяция даже если пересечётся со второй, всё равно уже не сможет обмениваться генами — образовались два разных вида из одного. и они будут продолжать развиваться теперь каждый в своём направлении. короче говоря, изоляция способствует видообразованию может привести к возникновению нового вида (микроэволюция).

• Охарактеризуйте этапы микроэволюции.

Спонтанные мутации и начало дивергенции в пределах одной популяции.

Естественный отбор наиболее приспособленных особей, продолжение дивергенции.

Гибель менее приспособленных особей в результате влияния условий среды – продолжение естественного отбора и образование новых популяций и подвидов.

Изоляция подвидов, приводящая вследствие репродуктивного разобщения к появлению новых видов.

• Что называют географическим видообразованием?

Аллопатрическое (географическое) видообразование. Вызывается разделением ареала вида на несколько изолированных частей. При этом на каждую такую часть отбор может действовать по-разному, а эффекты дрейфа генов и мутационного процесса будут явно отличаться. Тогда со временем в изолированных частях будут накапливаться новые генотипы и фенотипы. Особи в разных частях ранее единого ареала могут изменить свою экологическую нишу. При таких исторических процессах степень расхождения групп может достигнуть видового уровня.

• Что такое экологическое видообразование? Приведите примеры.

Симпатрическое (экологическое) видообразование Связано с расхождением групп особей одного вида и обитающих на одном ареале по экологическим признакам. При этом особи с промежуточными характеристиками оказываются менее приспособленными. Расходящиеся группы формируют новые виды. Симпатрическое видообразование может протекать несколькими способами. Один из них — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации.

Пример экологического видообразования — это формирование видов лютика: ползучего, прыщинца, едкого.

• Предположите, в результате какого способа видообразования возникли.

Галапагосские вьюрки — географическое.

Американский бизон — гибридогенное видообразование.

Сумчатые австралии — географическое.

Байкальская нерпа — симпатрическое видообразование.