CO JE TO PARAPATICKÁ SPECIACE? (S PŘÍKLADY) - BIOLOGIE - 2025

Parapatric speciace navrhuje vznik nových druhů z reprodukční izolaci dvou podskupin, které jsou jedna na druhou stranu. Je to jeden ze tří základních modelů speciace a hodí se do „přechodného“ stavu mezi alopatrickými a sympatickými modely.

Tato teorie zahrnuje spekulaci v populacích distribuovaných v sousedních oblastech a že mezi oběma oblastmi je mírný tok genů. Protože mezi těmito dvěma subpopulacemi existuje určitý stupeň izolace, každá z nich může zvýšit úroveň genetické nezávislosti.

Zdroj: Andrew Z. Colvin

V průběhu času si druhy mohou vyvinout reprodukční izolační mechanismy a speciační proces bude dokončen.

Spekulace: tvorba nových druhů

Jakékoli téma diskuse v evoluční biologii často začíná příspěvky slavného britského přírodovědce Charlese Darwina.

Ve svém mistrovském díle Původ druhů navrhuje Darwin mechanismus přirozeného výběru a mimo jiné postuluje, jak lze novým druhem formovat postupným působením tohoto mechanismu po dlouhou dobu.

Co je to druh? Tato otázka byla pro biology velkou studií a kontroverzí. Ačkoli existuje desítky definic, nejrozšířenějším a nejpoužívanějším konceptem je biologický koncept druhu, který formuloval Ernst Mayr.

Pro Mayr je druh definován jako: „skupiny křížení přirozených populací, které jsou reprodukovatelně izolovány od jiných skupin.“ Kritickým bodem v této definici je reprodukční izolace mezi skupinami, které nazýváme druhy.

Tímto způsobem se vytvoří nový druh, když jednotlivci patřící do dvou divergentních populací se nerozpoznají jako potenciální kamarádi.

Speciační modely

V závislosti na geografickém kontextu, ve kterém dochází ke speciace, autoři používají klasifikační systém, který zahrnuje tři hlavní modely: alopatrický, sympatický a parapatric.

Pokud původ nového druhu zahrnuje úplnou geografickou izolaci (kvůli výskytu geografické bariéry, jako je řeka nebo hora), je speciace alopatrická. Pokud je druh vytvořen ve stejné geografické oblasti bez jakéhokoli oddělení, je to sympatická speciace.

Mezilehlý model je parapatrická speciace, kde se v kontinuálních geografických oblastech objevují nové druhy. Nyní podrobně popíšeme tento přechodný model.

Je důležité zmínit, že rozlišení mezi třemi druhy speciace nemusí být jasné a mohou se navzájem překrývat.

Parapatický speciační model

V parapatrické speciaci dochází k rozdělení dvou biologických „subpopulací“, které jsou umístěny vedle sebe, bez jakékoli geografické bariéry, která zabraňuje toku genů mezi oběma demy („demo“ je další termín široce používaný v literatuře pro odkazovat na populace).

Parapatrická speciace může nastat následujícím způsobem: původně je populace v určité zeměpisné oblasti homogenně distribuována. Postupem času se tento druh vyvíjí jako „cline“.

Tento model páteře byl navržen Fisherem v roce 1930. Přestože se jedná o tradiční model, existují i ​​jiné návrhy - například „odrazová kamena“.

Clinal model

Cline je fenotypový gradient, ke kterému dochází u stejného druhu - například z hlediska velikosti těla: jednotlivci se pohybují od velkých po malé velikosti.

Původ cliny může nastat náhlou geografickou změnou. Díky této změně se některé formy dokáží přizpůsobit podmínkám na jedné straně, zatímco zbývající populace se přizpůsobí druhé straně.

Mezi každou z mezí by se vytvořila hybridní zóna, kde by se členové každé strany nového geografického gradientu dostali do kontaktu a mezi oběma subpopulacemi je tok genů. Nyní však lze druhy na každé „straně“ rozeznat jako samostatné entity.

Tyto dvě formy mohou přijímat různá taxonomická jména a lze je klasifikovat jako závody nebo jako poddruhy.

Napínací zóna

V hybridní zóně se může vytvořit zóna napětí, což zvýhodňuje proces speciace. V této oblasti je tvorba hybridů nevýhodná - to znamená, že hybridy mají nižší biologickou vhodnost než původní druhy.

Předpokládejme, že jednotlivec je homozygotní dominantní pro určitou vlastnost (AA) a je přizpůsoben jedné straně zeměpisné oblasti. Na druhé straně jsou recesivní homozygotní jedinci (aa), přizpůsobení této oblasti.

Pokud se v hybridní zóně objeví kříž mezi dvěma „rasami“ nebo „poddruhy“ a hybrid mezi oběma (v tomto případě heterozygotní Aa) má nižší biologickou nebo fitness způsobilost, je to zóna napětí. Podle empirických důkazů spadají do definice stresové zóny téměř všechny známé hybridní zóny.

Přirozený výběr tedy bude podporovat selektivní párování mezi každou z variant, které žijí v souvislých geografických oblastech. To znamená, že ti vlevo se budou reprodukovat spolu a to samé se stane na pravé straně.

Důkaz

Ačkoli to teoretický základ parapatriální speciace umožňuje možný a atraktivní model, důkaz je relativně malý a není přesvědčivý.

Neexistuje dostatek důkazů, které by ilustrovaly každý krok procesu. Model však není zcela vyloučen a v některých případech se může stát.

Příklady

Spekulace v trávě tohoto druhu

Tráva Anthoxanthum odoratum patřící do čeledi Poaceae představuje velmi ilustrativní příklad parapatrické speciace.

Některé z těchto rostlin žijí v oblastech, kde je půda kontaminována řadou těžkých kovů. Tímto způsobem mohou v těchto regionech růst pouze ty varianty trávy, které jsou schopny tolerovat kontaminaci.

Naproti tomu sousední rostliny, které nežijí v kontaminovaných půdách, nepodstoupily proces selekce směrem k toleranci vůči těžkým kovům.

Tolerantní a netolerantní formy jsou dostatečně blízko, aby se navzájem oplodnily (požadavek na to, aby byl speciační proces považován za parapatric). Obě skupiny však vyvinuly různé doby květu, čímž se vytvořila dočasná bariéra toku genů.

Havrani tohoto druhu

Tyto dva druhy vran jsou distribuovány po celé Evropě a jsou klasickým příkladem hybridní zóny. C. corvix je více na východ, zatímco jeho společník je na západ, s místem setkávání obou druhů ve střední Evropě.

Ačkoli každý druh má své vlastní fenotypové vlastnosti, v oblasti, kde se kříží, mohou produkovat hybridy. Kříženec je znakem toho, že spekulační proces mezi oběma havrany dosud nebyl dokončen a reprodukční izolace není úplně zavedena.

Reference

1. Dieckmann, U., Doebeli, M., Metz, JA, a Tautz, D. (Eds.). (2004). Adaptivní speciace. Cambridge University Press.
2. Gavrilets, S. (2004). Fitness krajiny a původ druhů. Princeton University Press.
3. Inoue-Murayama, M., Kawamura, S., & Weiss, A. (2011). Od genů po chování zvířat. Springer.
4. Pincheira, D. (2012). Výběr a adaptivní vývoj: teoretické a empirické základy z pohledu ještěrek. Vydání UC.
5. Safran, RJ, & Nosil, P. (2012). Spekulace: původ nových druhů. Znalosti o přírodě, 3 (10), 17.