§ 40. Механізми видоутворення

Існує кілька можливих механізмів утворення нового виду. Найважливішою умовою утворення виду є ізоляція його окремих популяцій.

Класифікацію механізмів видоутворення побудовано саме на різниці у варіантах створення ізоляції між різними популяціями виду (більш докладно про це див. таблицю).

Механізми видоутворення

Механізм видоутворення

Опис механізму видоутворення

Нові форми організмів виникають як результат розриву ареалу й ізоляції окремих популяцій. У кожній ізольованій популяції внаслідок дрейфу генів і добору змінюється генофонд. Далі настає репродуктивна ізоляція (неможливість схрещування особин), що веде до утворення нових видів. Причинами розриву ареалу можуть бути льодовики, утворення річок, гірські та інші геологічні процеси

Нові форми організмів з’являються внаслідок екологічної ізоляції в межах одного ареалу. Ізоляція популяцій відбувається через невідповідність часу й місця схрещування, поведінки тварин, споживання різної їжі, пристосування до різних способів запилення в рослин тощо. Механізми видоутворення: гібридизація — нова форма організмів утворюється внаслідок схрещування двох видів. Прикладом такого видоутворення є слива (гібрид терну й аличі); поліплоїдія — нова форма організмів утворюється зі старої шляхом поліплоїдизації (кратного збільшення числа хромосом). Цей спосіб видоутворення поширений у рослин хромосомних перебудов — злиття або фрагментації

Напрями еволюційного процесу

Наслідком адаптацій організмів до умов середовища в результаті еволюції стали процеси конвергенції, дивергенції та паралелізму.

За умов, коли споріднені види потрапляють у різні умови існування, виникає явище дивергенції. Це процес, унаслідок якого однакові органи в різних організмів зовні починають відрізнятися, хоча й зберігають схожі риси внутрішньої будови (так звані гомологічні органи). У разі дивергенції споріднені види стають несхожими (як кити, бегемоти й лосі, які походять від спільного предка).

В умовах, коли далекі одна від одної систематичні групи організмів починають пристосовуватися до однакових умов, виникає явище конвергенції. Це процес формування схожих ознак у далеких за рівнем спорідненості груп організмів. У такий спосіб виникають так звані аналогічні органи. У разі конвергенції види стають схожими (мал. 40.1). Прикладом конвергенції є обтічна форма тіла у водних хребетних різного походження: акул, дельфінів, іхтіозаврів. Ще один приклад конвергенції — схожа будова крил у кажанів та вимерлих рептилій птеродактилів.

Мал. 41.3. Конвергенція у плаваючих та літаючих організмів

Паралелізм виникає тоді, коли до схожих умов пристосовуються досить близькі за походженням види. У разі зовнішньої і внутрішньої подібності органи таких організмів можуть відрізнятися способами адаптації до умов життя. Прикладом паралелізму є моржі, справжні й вухаті тюлені. Ці три групи пристосовувалися до життя у воді незалежно й дещо відмінними способами. Але всі вони є представниками одного ряду.

Сучасна еволюційна теорія

Найбільш визнаною в наш час є синтетична теорія еволюції. Хоча існують й інші теорії, які пояснюють механізми процесів еволюції. Синтетична теорія еволюції сформувалася у 20-50-х роках XX століття під час об’єднання положень класичного дарвінізму та генетики. Найбільш важливими для формування теорії розділами генетики були теорія мутацій та популяційна генетика.

Основні положення синтетичної теорії еволюції

• Матеріалом для еволюції є спадкові зміни — мутації (як правило, генні) та їхні комбінації.
• Основним рушійним фактором еволюції є природний добір, що виникає на основі боротьби за існування.
• Найменшою одиницею еволюції є популяція.
• Еволюція має поступовий і тривалий характер. Видоутворення як етап еволюційного процесу є послідовною зміною однієї популяції низкою наступних популяцій.
• Еволюція має ненаправлений характер, тобто не йде в напрямку будь-якої кінцевої мети.
• Еволюція є необоротним процесом.

Значний внесок у розробку синтетичної теорії еволюції зробили вчені Дж. Холдейн, Р. Фішер, Ф. Добжанський, М. Вавілов, С. Четвериков, О. Сєверцов, І. Шмальгаузен, Дж. Сімпсон та інші.

Ключова ідея

Існують такі механізми видоутворення: географічний і екологічний шляхом гібридизації, поліпроїдизації, злиття або фрагментації хромосом. У сучасній біології найбільш розробленою є синтетична теорія еволюції, що об’єднує основні ідеї класичної теорії еволюції, запропоновані Чарльзом Дарвіном, і досягнення сучасної генетики.

Перевірте свої знання

1. Що таке вид? 2. Назвіть критерії виду. 3. Які існують способи видоутворення? 4. Що відбувається в разі симпатричного видоутворення? 5. Що відбувається в разі алопатричного видоутворення? 6. Чи можуть утворюватися нові види шляхом схрещування? 7*. Чи може еволюція відбуватися без дивергенції? Відповідь обґрунтуйте. 8.* У чому полягають відмінності між конвергенцією і паралелізмом?

40. Вид. Критерії виду. Механізми видоутворення

Еволюційні процеси, які відбуваються на рівні популяцій і зумовлюють утворення нового виду, називають мікроеволюцією.

Кінцевим результатом процесів мікроеволюції є формування нового виду. Вид — це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, функціями, місцем в угрупованнях організмів, що населяють певний ареал і вільно схрещуються між собою у природі.

У природі трапляються види-двійники, які дуже подібні між собою за зовнішньою будовою. Тому, щоб не помилитися, для визначення виду використовують не якусь одну ознаку, а цілий комплекс критеріїв виду.

Критерії виду

Критерій

Що характеризує

Схожість зовнішньої і внутрішньої будови організмів одного виду

Кількість і структуру хромосом виду, тобто його каріотип. Кожен вид має чітко визначений набір хромосом

Схожість процесів життєдіяльності й можливість схрещування

Можливість розрізняти види за біохімічними параметрами (будовою білків і нуклеїнових кислот)

Зону поширення виду (ареал). Існують види з розірваним ареалом і види з дуже великим ареалом поширення

Умови існування виду, його місце в біоценозі, взаємовідносини з іншими видами

Способи видоутворення

Існує кілька можливих способів утворення нового виду. Найважливішою умовою утворення виду є ізоляція його окремих популяцій. Класифікацію способів видоутворення побудовано саме на різниці у способах створення ізоляції між різними популяціями виду.

Способи й механізми видоутворення

Спосіб видоутворення

Механізми видоутворення

Нові форми організмів виникають як результат розриву ареалу й ізоляції окремих популяцій. У кожній ізольованій популяції внаслідок дрейфу генів і добору змінюється генофонд. Далі настає репродуктивна ізоляція (неможливість схрещування особин), що веде до утворення нових видів. Причинами розриву ареалу можуть бути гірські процеси, льодовики, утворення річок та інші геологічні процеси

Нові форми організмів займають різні екологічні ніші в межах одного ареалу. Ізоляція відбувається внаслідок невідповідності часу й місця схрещування, поведінки тварин, споживання різної їжі, пристосування до різних способів запилення в рослин тощо

Нова форма організмів утворюється внаслідок схрещування двох видів. Прикладом такого видоутворення є слива (гібрид терну й аличі)

Нова форма організмів утворюється зі старої шляхом поліплоїдизації (кратного збільшення числа хромосом). Цей спосіб видоутворення поширений у рослин

Різні види організмів розрізняють між собою за допомогою спеціальних критеріїв виду. Нові види організмів можуть утворюватися різними способами: географічним, екологічним, шляхом гібридизації, поліплоїдизації або рушійного добору.

Перевірте свої знання

1. Які існують способи видоутворення? 2. Що відбувається в разі симпатричного видоутворення? 3. Що відбувається в разі алопатричного видоутворення? 4. Чи можуть утворюватися нові види шляхом схрещування? 5. За якими критеріями можна розпізнати види-двійники? 6*. Різновидом якого видоутворення — симпатричного чи алопатричного — можна вважати видоутворення шляхом поліплоїдизації?

Буклет “Вид. Видоутворення. Механізми видоутворення”

а)генетична гомогенність популяції; б) відсутність природного добору; в) панміксія; г) ізоляція.

2. Види дарвінських в’юрків, що мешкають на різних островах архіпелагу Галапагос, прикладом:

екологічного видоутворення; б) географічного видоутворення; в) поліплоїдії.

3. Чи можна вважати культурну рослину м’яту перцеву окремим видом?

а) ні, тому що вона має гібридне походження — є гібридом колосовидної та водяної м’яти;

стала стабільною, входить до складу екосистем;

в) ні, тому що ця культурна рослина досить часто дичавіє.

4. Послідовний ряд видів, що змінюють один одного в різні геологічні епохи, як наприклад у деяких черевоногих молюсків Верхніх Озер у Північній Америці:

а ) характерний для видів з вузьким ареалом;

б) характерний для видів з широким ареалом;

в) немає правильної відповіді.

Теоретичний матеріал

Вид — це сукупність популяцій особин, подібних між собою за будовою, функціями, місцем у біогеоценозі (займають одну екологічну нішу), що населяють певну частину біосфери (ареал), вільно схрещуються між собою у при роді (для видів зі статевим розмноженням), дають плідне потомство й не гібридизуються з іншими видами.

Мікроеволюція — це еволюційний процес, що відбувається в межах виду й веде до його зміни й виникнення нового виду. Процес видоутворення починається в популяціях, тому популяція є елементарною еволюційною ланкою.

Існує кілька можливих способів утворення нового виду. Найважливішою умовою утворення виду є ізоляція його окремих популяцій. Класифікація способів видоутворення побудована саме на різниці у способах створення ізоляції між різними популяціями виду.

Способи видоутворення

1.Географічне видоутворення

Нові форми організмів виникають як результат розриву ареалу і просторової ізоляції. У кожній ізольованій популяції внаслідок дрейфу генів і добору змінюється генофонд. Далі настає репродуктивна ізоляція, що веде до утворення нових видів. Причинами розриву ареалу можуть бути гірські процеси, льодовики, утворення річок та інші геологічні процеси .

2.Екологічне видоутворення

Нові форми займають різні екологічні ніші в межах одного ареалу. Ізоляція відбувається внаслідок невідповідності часу й місця схрещування, поведінки тварин, пристосування до різних способів запилення у рослин, споживання різної їжі тощо

3.Видоутворення шляхом схрещування

Нова форма утворюється внаслідок схрещування двох видів. Частіше за все такий варіант реалізується шляхом алополіплоїдії. Прикладом такого видоутворення є слива (гібрид терену й аличі)

4. Видоутворення шляхом поліплоїдії

Нова форма утворюється зі старої шляхом поліплоїдизації. Цей спосіб видоутворення поширений у рослин

5 . Видоутворення шляхом рушійного добору

У разі дії рушійного добору вид залишається на тому самому місці й від нього не відокремлюються популяції. Але з часом зміни біології виду стають настільки значними, що він утрачає схожість із предковою формою (у цьому випадку ізоляція є функцією часу; якби нащадок існував одночасно з предковою формою, їх схрещування було б неможливим).

Критерії виду

Характеризує схожість зовнішньої і внутрішньої будови організмів одного виду. Критерій не абсолютний, тому що існують види-двійники, статевий диморфізм особин одного виду, породи й сорту, що значно відрізняє їх один від одного

Характеризує кількість і структуру хромосом виду, його каріотип. Кожен вид має чітко визначений набір хромосом. Види-двійники відрізняються за кількістю хромосом. Критерій не абсолютний, тому що в межах одного виду кількість хромосом може змінюватися в результаті мутацій

3.Фізіологічний

Характеризує схожість процесів життєдіяльності й можливість схрещування. Особини різних видів, як правило, не схрещуються й не дають плідного потомства, однак є винятки. Між деякими різними видами можлива гібридизація

4.Біохімічний

Характеризує можливість розрізняти види за біохімічними параметрами (будовою білків і нуклеїнових кислот). Однак наявність мутаційної мінливості веде до синтезу різноманітних білків, тому критерій не абсолютний

Характеризує область поширення виду. Однак існують види з розірваним ареалом і види з дуже широким ареалом поширення. Різні види можуть займати один ареал

Характеризує умови існування виду, його екологічну нішу, місце існування в біоценозі. Але в одній екологічній ніші можуть існувати різні види. Часто види-двійники займають різні екологічні ніші