SYMPATICKÁ SPECIACE: CHARAKTERISTIKA A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Sympatric speciace je typ speciace, která nastane, když dvě skupiny stejného druhu žijících ve stejné geografické poloze se vyvíjejí odlišně, dokud se již nemůže křížit, pak zvažoval různé druhy.

Obecně platí, že když jsou populace fyzicky odděleny, vzniká určitá reprodukční izolace, to znamená, že jednotlivci v jedné populaci ztrácejí schopnost křížení s těmi v druhé populaci.

Bakterie Synechococcus, u kterých byla pozorována sympatická speciace

O příkladech sympatických spekulací se často diskutuje, protože musí prokazovat přesvědčivé důkazy o tom, že nové druhy pocházejí ze stejného rodového druhu, stejně jako o existenci reprodukční izolace a že příčina vzniku nového druhu není alopatrií (speciace) alopatrický).

Sympatická speciace lze pozorovat u mnoha různých typů organismů, včetně bakterií, cichlidských ryb a mušky jablečné. V přírodě však může být obtížné vědět, kdy dochází k sympatickým spekulacím.

Sympatická speciace je jedinečná, protože probíhá, zatímco dvě subpopulace stejného druhu zabírají stejné území nebo sdílejí území, která se velmi překrývají.

Ačkoli oblast, ve které organismy žijí, je stejná, lze je rozdělit do dvou různých skupin, které se nakonec stanou tak geneticky odlišnými od sebe, že se už nemohou navzájem rozmnožovat.

Když dvě skupiny již nemohou reprodukovat a opustit plodné potomky, považují se za různé druhy. Může však být obtížné určit, zda spekulace, která se odehrála, je sympatického typu, což vedlo k mnoha diskusím mezi vědci z evoluční biologie.

Například, to bylo původně si myslel, že dva blízko příbuzné spiny druh se vyvinul přes sympatický speciace, ale následující výzkum navrhne, že dva různé druhy nezávisle kolonizovaly jezero.

První kolonizace vedla ke vzniku jednoho druhu ostnatosti, zatímco druhý druh se vyvinul z druhé kolonizace.

Charakteristika sympatických speciace

Jerry Coyne a H. Allen Orr vyvinuli čtyři kritéria pro odvození toho, zda druhy vznikly sympaticky:

1-Území druhu se musí výrazně překrývat.

2-Musí existovat úplná speciace (to znamená, že dva druhy se nemohou křížit a zanechávat plodné potomky).

3-Druh musí být sesterským druhem (navzájem se nejvíce příbuznými) nebo částí skupiny, která zahrnuje předka a všechny jeho potomky.

4 - Historie geografického území a vývoj druhu musí být takový, aby alopatie se zdála velmi nepravděpodobná, protože sympatická speciace je mnohem méně běžná než alopatric.

Příklady sympatických speciace

V rostlinách

Sympatická speciace je běžnější ve světě rostlin. Například, rodičovské rostliny produkují potomky, které jsou polyploidní. Proto potomci žijí ve stejném prostředí jako jejich rodiče, ale jsou reprodukčně izolováni.

Tento spekulativní jev zprostředkovaný polyploidy se objevuje následovně. Normálně mají jednotlivci dvě sady chromozomů (diploidie), jednu od každého rodiče.

Během dělení buněk se však mohou vyskytnout chyby v distribuci chromozomů, čímž se generuje potomstvo s dvojnásobným počtem kopií (tetraploidie).

Mít více než dvě sady chromozomů se považuje za polyploidii (poly = mnoho). V těchto případech se nevyhnutelně vyskytuje reprodukční izolace, protože populace polyploidních jedinců se nemůže křížit s populací diploidních jedinců.

V bakteriích

Skutečné příklady sympatických spekulací byly v přírodě zřídka pozorovány. Předpokládá se, že sympatická speciace se vyskytuje častěji u bakterií, protože bakterie si mohou vyměňovat geny s jinými jedinci, kteří nejsou rodiči ani potomky, v procesu známém jako horizontální přenos genů.

Sympatická speciace byla pozorována mimo jiné u Bacillus, u bakterií Synechococcus, u Vibrio splendidus bakterioplankton.

Podskupiny druhů, které podstupují sympatickou speciaci, budou vykazovat malý rozdíl, protože se relativně krátce liší, vzhledem k časové škále, ve které dochází k evoluci.

Předpokládá se, že důležitým faktorem v případě sympatických speciace je přizpůsobení podmínkám prostředí. Pokud jsou někteří členové specializováni na život v určitém prostředí, může tato podskupina i nadále zabírat jiné ekologické prostředí a postupem času se může vyvinout v nový druh.

U cichlid ryb

Sympatický výběr může být také výsledkem kombinace sexuálního výběru a ekologických faktorů. Studie afrických cichlidských ryb v jezeře Nyasa a dalších jezerech ve východoafrickém systému Rift zaznamenávají tzv. Hejna druhů (jedinci stejného druhu, kteří se „shromažďují“ ve velkém shromáždění), která se v jezerech objevila ekologicky. uniformy.

Takový stav podstatně snižuje šance, že alopatie je příčinou spekulace, a může vést ke skupinám žen v populaci, které se u mužů vyvíjejí s vysokou afinitou k různým extrémním fenotypovým znakům, jako jsou značky stupnice a končetiny. Jejich velikost se liší od průměrných jedinců.

Jiné studie naznačují, že sympatie mezi cichlidy se vyskytují také v řekách, které živí jezera Rift System ve východní Africe, a také v kráterových jezerech v Nikaragui, kde se nacházejí dva druhy cichlidských ryb Mida (Amphilophus), kteří žijí v Laguna de Apoyo v Nikaragui.

Vědci analyzovali DNA, vzhled a ekologii těchto dvou blízce příbuzných druhů. Oba druhy, i když jsou obecně velmi podobné, mají mírné rozdíly ve vzhledu a nemohou být kříženy.

Všechny dostupné důkazy naznačují, že jeden druh se vyvinul z druhého. Populace Midas cichlid byla původně nalezena v laguně, zatímco novější druh se vyvinul nedávno, což v evolučních termínech znamená méně než 10 000 let.

V mouchách

Extrémně nedávný příklad sympatických spekulací se může vyskytnout u mušky červů, Rhagoletis pomonella.

Tyto mušky kladly vejce pouze na plody hlohových stromů, ale před méně než 200 lety některé mušky začaly snášet vejce na jablka.

Nyní existují dvě skupiny mušek červí: jedna, která klade vejce na hloh a druhá, která klade vejce na jablka. Samci hledají kamarády ve stejném druhu ovoce, na kterém vyrostli, a ženy kladou vejce do stejného druhu ovoce, na kterém vyrostli.

Proto mouchy, které rostly na trnech, budou chovat potomky na trnech, a mouchy, které rostly na jablkách, budou chovat potomky na jablkách.

Mezi oběma skupinami již existují genetické rozdíly a po dlouhou dobu (evoluční doba) se mohou stát samostatnými druhy.

Výše uvedené ukazuje, jak může dojít ke spekulaci, i když různé podskupiny stejného druhu sdílejí stejné geografické území.

Reference

1. Allender, CJ, Seehausen, O., Knight, ME, Turner, GF, a Maclean, N. (2003). Divergentní výběr během spekulace ryb cichlidských jezer Malawi odvozený z paralelního záření ve svatebním zbarvení. Sborník Národní akademie věd, 100 (24), 14074–14079.
2. Geiger, MF, McCrary, JK a Schliewen, Velká Británie (2010). Není to jednoduchý případ - první komplexní fylogenetická hypotéza komplexu Midich cichlid v Nikaragui (Teleostei: Cichlidae: Amphilophus). Molecular Fylogenetics and Evolution, 56 (3), 1011–1024.
3. Givnish, T. & Sytsma, K. (2000). Molekulární evoluce a adaptivní záření (1. vydání). Cambridge University Press.
4. Mallet, J., Meyer, A., Nosil, P., & Feder, JL (2009). Prostor, soucit a spekulace. Journal of Evolutionary Biology, 22 (11), 2332-2341.
5. McPheron, BA, Smith, DC, a Berlocher, SH (1988). Genetické rozdíly mezi hostitelskými rasami Rhagoletis pomonella. Nature, 336 (6194), 64-66.
6. Selz, OM, Pierotti, MER, Maan, ME, Schmid, C., & Seehausen, O. (2014). Ženská preference pro mužskou barvu je nezbytná a postačující pro směsné páření u 2 sesterských druhů cichlid. Behaviorální ekologie, 25 (3), 612–626.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologie (7. vydání) Cengage Learning.
8. Sympatická speciace. Obnoveno z: evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/speciationmodes_05
9. Tilmon, K. (2008). Specializace, spekulace a záření: Evoluční biologie bylinožravého hmyzu (1. vydání). University of California Press.