REPRODUKTIVE ISOLATION: MECHANISMEN, KONSEQUENZEN (BEISPIELE) - BIOLOGIE - 2025

Die reproduktive Isolierung oder reproduktive Isolierung umfasst verschiedene Mechanismen, die zu Sterilität zwischen zwei Populationen von Individuen führen. Mit anderen Worten, die Kreuzung zweier reproduktiv isolierter Arten bringt keine Nachkommen hervor oder die Nachkommen sind nicht lebensfähig.

Die Isolierung kann vor der Zygotenbildung erfolgen, weil die Populationen keine gemeinsamen Lebensräume haben, weil sie unterschiedliche Präferenzen haben oder weil ihre Fortpflanzungsorgane nicht kompatibel sind. oder nach der Bildung derselben, wo die Zygote bei einem sterilen Individuum sterben oder sich entwickeln kann.

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Der Speziationsprozess - die Bildung neuer Arten - ist normalerweise in drei aufeinanderfolgende Schritte unterteilt: Zuerst tritt eine Populationsisolationsphase auf, dann tritt die Divergenz bestimmter Merkmale oder Merkmale auf, und schließlich tritt eine reproduktive Isolation auf.

Sobald der Genfluss zwischen diesen beiden Populationen eliminiert wurde, erfolgt eine evolutionäre Isolierung.

Fortpflanzungsisolationsmechanismen

Je nachdem, wann die reproduktiven Isolationsbarrieren wirken, können sie als prezygot und postzygot klassifiziert werden. Ersterer Akt vor der Bildung der Zygote.

Zu den prezygotischen Barrieren gehört jedes Ereignis, das die Kopulation zwischen zwei Arten verhindert. Es wird als vorübergehende Isolierung, Isolierung nach Lebensraum- oder Ressourcendifferenzierung und Isolierung nach Verhalten oder Ethologie bezeichnet.

In diese Kategorie fallen auch die physiologischen oder mechanischen Unverträglichkeiten der Geschlechtsorgane der Arten, die sich zu vermehren versuchen.

Im Gegensatz dazu umfassen postzygotische Barrieren alle Ereignisse, die verhindern, dass hybride Zygoten ein normales Leben entwickeln, da sie eine geringe biologische oder Fitnesswirksamkeit aufweisen.

Temporäre prezygotische Barrieren

Ein Beispiel für eine vorübergehende Isolation sind Insekten der Gattung Magicicada. In diesen Zikaden gibt es eine Art mit einem Lebenszyklus von 13 Jahren und eine andere Art, deren Zyklus sich auf bis zu 17 Jahre erstreckt.

Die Imagos der Arten tauchen je nach Art alle 13 oder 17 Jahre aus dem Boden auf. Da es keine Zeitsynchronisation gibt, gibt es keine Paarungsmöglichkeit zwischen den beiden Arten.

Ethologische prezygote Barrieren

Es ist dieselbe Gattung, es gibt eine prezygotische Isolierung des ethologischen Typs. Der Klang, den jede Art erzeugt, ist für diese Art einzigartig und kann von anderen nicht erkannt werden.

Obwohl zwei Personen unterschiedlichen Geschlechts zusammenkommen, werden sie nicht als potenzielle Sexualpartner anerkannt.

Mechanische prezygotische Barrieren

Mechanische Isolation tritt aufgrund von Inkompatibilität zwischen den Genitalien auf. Geschlechtsorgane ähneln einem Schloss- und Schlüsselmechanismus, bei dem sie perfekt zusammenpassen müssen. Falls sie nicht passen, ist die Kopulation nicht erfolgreich.

Prezygotische Barrieren aufgrund der Differenzierung des Lebensraums

Diese Art von Barriere tritt auf, wenn zwei Arten eine bestimmte Ressource deutlich bevorzugen. Die Barriere wird akzentuiert, wenn in diesem Bereich Kopulationsereignisse auftreten.

Zum Beispiel haben Salamander der Gattung Ambystoma Mitglieder, die in Teichen brüten, und diese kreuzen sich nicht mit Individuen, die in Strömen brüten.

Postzygotische Barrieren: Mortalität, Unmöglichkeit und Sterilität von Hybriden

Wenn eine der oben genannten prezygotischen Barrieren versagt, kann der Hybrid unter den Folgen einer reproduktiven Isolierung leiden.

Das Zygotenprodukt der Kreuzung zweier verschiedener Arten ist als Hybride bekannt, die sich im Laufe ihres Lebens möglicherweise nicht entwickeln oder absterben.

Rolle der Selektion und Gendrift

Aus genetischer Sicht können Reproduktionsbarrieren auf folgenden Faktoren beruhen: genetische Divergenz, zytoplasmatische Inkompatibilität oder zytologische Divergenz.

Damit sich Fortpflanzungsbarrieren entwickeln können, müssen folgende Kräfte vorhanden sein: natürliche Selektion und genetische Drift. Diese wirken, wenn der Genfluss in zwei Populationen einer Spezies reduziert wurde.

Gen oder genetische Drift

Die Gendrift ist eine evolutionäre Kraft, die bestimmte Allele zufällig fixiert, während andere - aus den gleichen stochastischen Gründen - aus der Bevölkerung verschwinden. Dieser Mechanismus hat stärkere Auswirkungen, wenn er in kleinen Populationen (mit wenigen Individuen) wirkt.

Wenn zwei Populationen isoliert werden, wirkt die Gendrift auf unterschiedliche Weise: Erstens ist der "Teil" der Population, der isoliert bleibt, eine nicht zufällige Stichprobe, dh die Allele sind nicht in gleichen Anteilen dargestellt. Dann verstärkt die zufällige Fixierung und der Verlust von Allelen die Divergenz zwischen den Populationen.

Natürliche Selektion

Damit der Speziationsprozess fortgesetzt werden kann, müssen zwischen den untersuchten Populationen sehr deutliche genetische Unterschiede bestehen. Natürliche Selektion hat einen großen Einfluss auf die Entwicklung dieser Divergenz, wenn die Bevölkerung eine neue Umgebung einnimmt.

Ein klassisches Beispiel zur Veranschaulichung der Rolle der natürlichen Selektion ist die Speziation der Apfel- und Weißdornfliege. Die Populationen trennen sich, da die Auswahl bei der Auswahl der Lebensmittel nach ihren Vorlieben erfolgt.

Diese Art führt fast alle Schritte ihres Lebenszyklus mit dem Baum aus, von dem sie sich ernährt. Aus diesem Grund fragte sich eine Gruppe von Forschern, ob die Fliegen, die Apfelbäume parasitierten, zur selben Population gehörten wie die Weißdornfliegen.

Um diese Hypothese zu testen, verwendeten die Forscher eine Technik namens "Proteinelektrophorese" und konnten daraus schließen, dass es statistisch signifikante Unterschiede zwischen den Fliegen gab, die in verschiedenen Bäumen lebten.

Dies liegt daran, dass die Fliegen eine signifikante Präferenz für ihre Fruchtart aufweisen. Darüber hinaus findet eine Paarung am Baum statt, wodurch der Genfluss mit der Population der anderen Früchte verhindert wird.

Sexuelle Selektion

Sexuelle Selektion bezieht sich auf die Charaktere, die an der Suche nach einem Partner beteiligt sind. Die Art und Weise oder die Schlüsselelemente, mit denen ein Individuum seinen Partner auswählt, scheinen der Schlüssel zur Unterscheidung zwischen Populationen zu sein und als Barriere zu fungieren.

Die Lieder bei Amphibien sind ein wesentliches Merkmal für die Wahl des Partners, und bei einigen Arten wirkt die Häufigkeit des Liedes als Fortpflanzungsbarriere. Ebenso spielt die Färbung eine grundlegende Rolle bei der reproduktiven Isolierung einer bestimmten Fischklasse.

Folgen

Die Folge der reproduktiven Isolation ist die Speziation - Bildung neuer Arten. Reproduktive Isolationsbarrieren treten auf, nachdem zwei Populationen getrennt wurden, und diese entwickeln sich durch natürliche Selektion oder Gendrift.

Die Folge der Speziation ist wiederum die enorme Vielfalt in den verschiedenen Abstammungslinien lebender Organismen. In Taxa mit sexueller Reproduktion stellt jeder Zweig ihres phylogenetischen Baums ein Speziationsereignis dar, bei dem jede Population reproduktiv isoliert wurde.

Daher wird die Speziation als Brücke zwischen Mikroevolution und Makroevolution angesehen.

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