11.4: Specifications

Ufafanuzi wa kibaiolojia wa aina, ambayo inafanya kazi kwa viumbe wanaozalisha ngono, ni kikundi cha watu wa kweli au uwezekano wa kuingiliana. Kwa mujibu wa ufafanuzi huu, aina moja inajulikana kutoka kwa mwingine kwa uwezekano wa matings kati ya watu binafsi kutoka kila aina ili kuzalisha watoto wenye rutuba. Kuna tofauti na sheria hii. Spishi nyingi zinafanana kutosha kwamba watoto wa mseto huwezekana na huenda mara nyingi kutokea katika asili, lakini kwa spishi nyingi sheria hii inashikilia kwa ujumla. Kwa kweli, uwepo wa mahuluti kati ya aina kama hiyo unaonyesha kwamba huenda wakashuka kutoka aina moja ya kuingiliana na kwamba mchakato wa speciation hauwezi kukamilika.

Kutokana na tofauti ya ajabu ya maisha duniani kuna lazima iwe na utaratibu wa speciation: malezi ya aina mbili kutoka kwa aina moja ya awali. Darwin aliona mchakato huu kama tukio la matawi na kupanga mchakato katika mfano tu uliopatikana katika On Mwanzo wa Spishi (Kielelezo\(\PageIndex{1}\) a). Kwa speciation kutokea, watu wawili mpya lazima sumu kutoka idadi ya watu moja ya awali, na lazima kufuka kwa njia ambayo inakuwa vigumu kwa watu binafsi kutoka wakazi wawili mpya kwa interbreed. Wanabiolojia wamependekeza taratibu ambazo hii inaweza kutokea ambayo huanguka katika makundi mawili mapana. Allopatric speciation, maana speciation katika “nchi nyingine,” inahusisha kujitenga kijiografia ya watu kutoka aina mzazi na mageuzi ya baadaye. Sympatric speciation, maana speciation katika “nchi moja,” inahusisha speciation kutokea ndani ya aina mzazi wakati iliyobaki katika eneo moja.

Wanabiolojia wanafikiria matukio ya speciation kama kugawanyika kwa aina moja ya mababu katika aina mbili za ukoo. Hakuna sababu kwa nini kunaweza kuwa na aina zaidi ya mbili zilizoundwa kwa wakati mmoja isipokuwa kuwa ni uwezekano mdogo na matukio kama hayo mengi yanaweza pia kuwa na dhana kama splits moja zinazotokea karibu kwa wakati.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): mfano tu katika Darwin On Mwanzo wa Spishi ni (a) mchoro kuonyesha matukio speciation na kusababisha utofauti wa kibiolojia. Mchoro unaonyesha kufanana na chati za phylogenetic zinazotolewa leo ili kuonyesha mahusiano ya spishi. (b) Tembo wa kisasa walibadilika kutoka Palaeomastodon, spishi iliyoishi Misri miaka milioni 35—50 iliyopita.

Speciation kupitia kujitenga Kijiograf

Idadi ya watu wanaoendelea kijiografia ina pool ya jeni ambayo ni kiasi sawa. Gene kati yake, harakati ya aleli katika aina mbalimbali ya aina, ni kiasi bure kwa sababu watu wanaweza hoja na kisha mate na watu binafsi katika eneo lao mpya. Hivyo, mzunguko wa allele kwenye mwisho mmoja wa usambazaji utakuwa sawa na mzunguko wa allele kwa upande mwingine. Wakati idadi ya watu kuwa kijiografia discontinuous kwamba free-mtiririko wa aleli ni kuzuiwa. Wakati mgawanyo huo unaendelea kwa kipindi cha muda, watu wawili wana uwezo wa kufuka pamoja na trajectories tofauti. Hivyo, masafa yao ya allele katika loci nyingi za maumbile hatua kwa hatua huwa tofauti zaidi na zaidi kama aleli mpya zinajitokeza kwa kujitegemea na mabadiliko katika kila idadi ya watu. Kwa kawaida, hali ya mazingira, kama vile hali ya hewa, rasilimali, predators, na washindani, kwa ajili ya wakazi wawili itakuwa tofauti na kusababisha uteuzi wa asili kwa neema marekebisho tofauti katika kila kundi. Historia tofauti ya drift maumbile, kuimarishwa kwa sababu idadi ya watu ni ndogo kuliko idadi ya mzazi, pia itasababisha tofauti.

Kutokana na muda wa kutosha, tofauti ya maumbile na phenotypic kati ya wakazi itaathiri wahusika ambao huathiri uzazi wa kutosha ambao walikuwa watu wa watu wawili walioletwa pamoja, kuunganisha itakuwa chini ya uwezekano, au kama kuunganisha ilitokea, watoto itakuwa yasiyo ya faida au tasa. Aina nyingi za wahusika wa kutofautiana zinaweza kuathiri kutengwa kwa uzazi (kutokuwa na uwezo wa kuingilia kati) ya watu wawili. Njia hizi za kutengwa kwa uzazi zinaweza kugawanywa katika utaratibu wa prezygotic (wale wanaofanya kazi kabla ya mbolea) na taratibu za postzygotic (zile zinazofanya kazi baada ya mbolea). Njia za Prezygotic zinajumuisha sifa zinazowawezesha watu kupata kila mmoja, kama vile muda wa kuunganisha, unyeti kwa pheromones, au uchaguzi wa maeneo ya kuunganisha. Ikiwa watu wanaweza kukutana, tofauti ya tabia inaweza kuzuia mila ya uchumba isipeleke kupatana ama kwa sababu upendeleo wa kike umebadilika au tabia za kiume zimebadilika. Mabadiliko ya kimwili yanaweza kuingilia kati na mbolea yenye mafanikio ikiwa kuunganisha kunaweza kutokea. Utaratibu wa Postzygotic ni pamoja na kutofautiana kwa maumbile ambayo huzuia maendeleo sahihi ya watoto, au ikiwa watoto wanaishi, huenda hawawezi kuzalisha gametes yenye faida wenyewe kama ilivyo katika mfano wa nyumbu, watoto wasio na uwezo wa farasi wa kike na punda wa kiume.

Ikiwa watu wawili wametengwa huletwa pamoja na watoto wa mseto ambao hutengenezwa kutoka kwa matings kati ya watu wa watu wawili wana uhai wa chini au kupunguzwa kwa uzazi, basi uteuzi utawapendeza watu ambao wana uwezo wa kubagua kati ya wenzi wa uwezo wa idadi yao wenyewe. na idadi ya watu wengine. Uchaguzi huu utaimarisha kutengwa kwa uzazi.

Kutengwa kwa wakazi kusababisha speciation allopatriki kunaweza kutokea kwa njia mbalimbali: kutoka mto kutengeneza tawi jipya, mmomonyoko kutengeneza bonde jipya, au kundi la viumbe kusafiri hadi eneo jipya bila uwezo wa kurudi, kama vile mbegu zinazozunguka juu ya bahari hadi kisiwa. Hali ya kujitenga kwa kijiografia muhimu ili kutenganisha wakazi inategemea kabisa biolojia ya viumbe na uwezo wake wa kutawanyika. Kama watu wawili flying wadudu alichukua makazi katika mabonde tofauti jirani, nafasi ni kwamba watu kutoka kila idadi ya watu bila kuruka na kurudi, kuendelea gene kati yake. Hata hivyo, kama watu wawili panya akawa kugawanywa na malezi ya ziwa mpya, kuendelea gene kati yake itakuwa uwezekano; kwa hiyo, Speciation itakuwa zaidi.

Wanabiolojia kundi michakato allopatric katika makundi mawili. Ikiwa wanachama wachache wa aina huhamia eneo jipya la kijiografia, hii inaitwa kutawanyika. Ikiwa hali ya asili inatokea kwa kugawanya viumbe kimwili, hii inaitwa vicariance.

Wanasayansi kumbukumbu matukio mbalimbali ya speciation allopatric unafanyika. Kwa mfano, kando ya pwani ya magharibi ya Marekani, subspecies mbili tofauti za bundi zilizoonekana zipo. Bundi la kaskazini la kaskazini lina tofauti za maumbile na phenotypic kutoka kwa jamaa yake wa karibu, bunduki la Mexico lililoonekana, ambalo linaishi kusini (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Sababu ya kujitenga kwao kwa awali haijulikani, lakini inaweza kuwa imesababishwa na glaciers ya umri wa barafu kugawanya idadi ya awali katika mbili. ¹

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Bundi la kaskazini la kaskazini na bunduki la Mexico linakaa maeneo tofauti ya kijiografia na hali ya hewa tofauti na mazingira. Bundi ni mfano wa speciation incipient. (mikopo “kaskazini spotted owl”: mabadiliko ya kazi na John na Karen Hollingsworth, USFWS; mikopo “Mexican spotted owl”: mabadiliko ya kazi na Bill Radke, USFWS)

Zaidi ya hayo, wanasayansi wamegundua kwamba zaidi umbali kati ya makundi mawili ambayo mara moja walikuwa aina moja, zaidi uwezekano kwa speciation kuchukua nafasi. Hii inaonekana mantiki kwa sababu kama umbali unavyoongezeka, mambo mbalimbali ya mazingira yanaweza kuwa chini ya kawaida kuliko maeneo yaliyo karibu. Fikiria bundi wawili; kaskazini, hali ya hewa ni baridi kuliko kusini; aina nyingine za viumbe katika kila mazingira hutofautiana, kama vile tabia na tabia zao; pia, tabia za uwindaji na uchaguzi wa mawindo ya bundi upande wa kusini hutofautiana na zile za kaskazini. Tofauti hizi zinaweza kusababisha tofauti tolewa katika bundi, na baada ya muda speciation uwezekano kutokea isipokuwa gene kati ya wakazi ni kurejeshwa.

Katika hali nyingine, idadi ya watu wa aina moja hutawanyika katika eneo hilo, na kila mmoja hupata niche tofauti au makazi ya pekee. Baada ya muda, madai mbalimbali ya maisha yao mapya kusababisha matukio mbalimbali speciation inayotokana na aina moja, ambayo inaitwa adaptive mionzi. Kutoka sehemu moja ya asili, marekebisho mengi yanabadilika na kusababisha spishi kung'ara katika zile kadhaa mpya. Visiwa vya kisiwa kama Visiwa vya Hawaiian hutoa mazingira bora kwa ajili ya matukio adaptive mionzi kwa sababu maji mazingira kila kisiwa, ambayo inaongoza kwa kutengwa kijiografia kwa viumbe wengi (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Honeycreeper ya Hawaii inaonyesha mfano mmoja wa mionzi inayofaa. Kutoka kwa aina moja, inayoitwa aina ya mwanzilishi, aina nyingi zimebadilika, ikiwa ni pamoja na nane zilizoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{3}\).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): ndege honeycreeper kuonyesha mionzi adaptive. Kutoka kwa aina moja ya awali ya ndege, wengine wengi walibadilika, kila mmoja ana sifa zake tofauti.

Angalia tofauti katika milipuko ya aina 'katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\). Mabadiliko katika tofauti ya maumbile kwa milipuko katika kukabiliana na uteuzi wa asili kulingana na vyanzo maalum vya chakula katika kila makazi mapya yalisababisha mageuzi ya mdomo tofauti inayofaa kwa chanzo maalum cha chakula. Ndege za matunda na mbegu zina milipuko yenye nguvu, yenye nguvu ambayo inafaa kuvunja karanga ngumu. Ndege wanaokula nekta wana milipuko mirefu ya kuzama ndani ya maua ili kufikia nectari yao. Ndege wanaokula wadudu wana milipuko kama panga, zinazofaa kwa ajili ya kuua wadudu na kuwapiga wadudu. Finches ya Darwin ni mfano mwingine uliojifunza vizuri wa mionzi inayofaa katika visiwa.

Speciation bila kujitenga Kijiograf

Je, tofauti inaweza kutokea kama hakuna vikwazo vya kimwili vilivyopo ili kutenganisha watu ambao wanaendelea kuishi na kuzaliana katika eneo moja? idadi ya taratibu kwa ajili ya speciation sympatric yamependekezwa na alisoma.

Aina moja ya speciation sympatric inaweza kuanza na hitilafu ya chromosomal wakati wa meiosis au malezi ya mtu binafsi mseto na chromosomes nyingi sana. Polyploidy ni hali ambayo kiini, au kiumbe, kina seti ya ziada, au seti, ya chromosomes. Wanasayansi wamegundua aina mbili kuu za polyploidy ambazo zinaweza kusababisha kutengwa kwa uzazi wa mtu binafsi katika hali ya polyploidi. Wakati mwingine mtu wa polyploidi atakuwa na seti mbili au zaidi kamili za chromosomes kutoka kwa aina zake katika hali inayoitwa autopolyploidy (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Kiambishi awali “auto” kinamaanisha binafsi, hivyo neno linamaanisha kromosomu nyingi kutoka kwa spishi za mtu mwenyewe. Polyploidy hutokana na hitilafu katika meiosis ambapo chromosomes zote huhamia kwenye seli moja badala ya kutenganisha.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Matokeo ya Autopolyploidy wakati mitosis haipatikani na cytokinesis.

Kwa mfano, kama spishi ya mimea yenye 2 n = 6 inazalisha gameti za autopoliploidi ambazo pia ni diploidi (2 n = 6, wakati zinapaswa kuwa n = 3), gameti sasa zina kromosomu nyingi mara mbili kama zinapaswa kuwa nazo. Gametes hizi mpya hazitakubaliana na gametes za kawaida zinazozalishwa na aina hii ya mmea. Lakini wangeweza kujitegemea pollinate au kuzaliana na mimea mingine ya autopolyploid yenye gametes yenye idadi sawa ya diploid. Kwa njia hii, speciation sympatric inaweza kutokea haraka kwa kutengeneza watoto na 4 n aitwaye tetraploid. Watu hawa mara moja wataweza kuzaliana tu na wale wa aina hii mpya na sio wale wa aina ya mababu. Aina nyingine ya polyploidy hutokea wakati watu wa aina mbili tofauti huzaa ili kuunda watoto wenye faida inayoitwa allopolyploidi. Kiambishi awali “allo” kinamaanisha “nyingine” (kukumbuka kutoka kwa allopatriki); kwa hiyo, allopolyploidi hutokea wakati gametes kutoka spishi mbili tofauti zinachanganya. Kielelezo\(\PageIndex{5}\) unaeleza njia moja iwezekanavyo allopolyploidy inaweza kuunda. Angalia jinsi inachukua vizazi viwili, au vitendo viwili vya uzazi, kabla ya matokeo mazuri yenye rutuba ya mseto.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Alloploidy matokeo wakati aina mbili mate kuzalisha watoto faida. Katika mfano ulioonyeshwa, gamete ya kawaida kutoka kwa spishi moja inaunganisha na gamete ya polyploidi kutoka kwa mwingine. Matings mawili ni muhimu kuzalisha watoto wenye faida.

Aina zilizolimwa za ngano, pamba, na mimea ya tumbaku zote ni allopolyploids. Ingawa polyploidy hutokea mara kwa mara katika wanyama, uharibifu mkubwa wa chromosomal katika wanyama ni lethal; hufanyika kawaida katika mimea. Wanasayansi wamegundua zaidi ya 1/2 ya aina zote za mimea alisoma yanahusiana nyuma na aina tolewa kwa njia ya polyploidy.

Speciation sympatric pia inaweza kufanyika kwa njia nyingine zaidi ya polyploidy. Kwa mfano, fikiria aina ya samaki iliyoishi katika ziwa. Kadiri idadi ya watu ilikua, ushindani wa chakula ulikua pia. Chini ya shinikizo la kupata chakula, tuseme kwamba kundi la samaki hawa lilikuwa na kubadilika kwa maumbile kugundua na kulisha rasilimali nyingine ambayo haikutumiwa na samaki wengine. Nini kama chanzo hiki kipya cha chakula kilipatikana katika kina tofauti cha ziwa? Baada ya muda, wale wanaolisha chanzo cha pili cha chakula wangeweza kuingiliana zaidi kuliko samaki wengine; kwa hiyo wangeweza kuzaliana pamoja pia. Watoto wa samaki hawa huenda kuishi kama wazazi wao na kulisha na kuishi katika eneo moja, kuwaweka tofauti na idadi ya awali. Kama kundi hili la samaki iliendelea kubaki tofauti na idadi ya kwanza, hatimaye sympatric speciation yanaweza kutokea kama tofauti zaidi maumbile kusanyiko kati yao.

Hali hii haina kucheza katika asili, kama wengine ambao husababisha kutengwa kwa uzazi. Sehemu moja ni Ziwa Victoria katika Afrika, maarufu kwa speciation yake sympatric ya samaki cichlid. Watafiti wamegundua mamia ya matukio sympatric speciation katika samaki hawa, ambayo si tu kilichotokea katika idadi kubwa, lakini pia katika kipindi cha muda mfupi. Kielelezo\(\PageIndex{6}\) inaonyesha aina hii ya speciation kati ya idadi ya samaki cichlid katika Nicaragua. Katika eneo hili, aina mbili za cichlids huishi katika eneo moja la kijiografia; hata hivyo, wamekuja kuwa na maumbile tofauti ambayo huwawezesha kula vyanzo mbalimbali vya chakula.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Cichlid samaki kutoka Ziwa Apoyeque, Nicaragua, kuonyesha ushahidi wa speciation sympatric. Ziwa Apoyeque, ziwa la volkeno, lina umri wa miaka 1800, lakini ushahidi wa maumbile unaonyesha kwamba ziwa lilikuwa na wakazi wa miaka 100 tu iliyopita na idadi moja ya samaki ya cichlid. Hata hivyo, watu wawili na maumbile tofauti na mlo sasa zipo katika ziwa, na wanasayansi wanaamini watu hawa wanaweza kuwa katika hatua ya mwanzo ya speciation.

Hatimaye, vizuri kumbukumbu mfano wa unaoendelea speciation sympatric ilitokea katika apple magog kuruka, Rhagoletis pomonella, ambayo akaondoka kama idadi ya watu pekee wakati mwingine baada ya kuanzishwa kwa apple katika Amerika ya Kaskazini. Wakazi wa asili wa nzizi hulishwa kwenye aina ya hawthorn na ni maalum ya mwenyeji: inaathiri tu miti ya hawthorn. Muhimu, pia hutumia miti kama mahali pa kukutana kwa kuunganisha. Inadhaniwa kuwa ama kwa njia ya mutation au kosa la tabia, nzi ziliruka majeshi na kukutana na kuunganishwa katika miti ya apple, kisha kuweka mayai yao katika matunda ya apple. Watoto walikua na wakaendelea upendeleo wao kwa miti ya apple kwa ufanisi kugawanya idadi ya awali katika idadi mbili mpya zilizotengwa na aina ya jeshi, si kwa jiografia. Rukia mwenyeji ulifanyika katika karne ya kumi na tisa, lakini sasa kuna tofauti kati ya wakazi wawili wa kuruka. Inaonekana uwezekano kwamba jeshi maalum ya vimelea kwa ujumla ni sababu ya kawaida ya speciation sympatric.

Muhtasari wa sehemu

Speciation hutokea pamoja njia kuu mbili: kujitenga kijiografia (allopatric speciation) na kwa njia ya taratibu zinazotokea ndani ya makazi ya pamoja (sympatric speciation). Njia zote mbili zinasababisha kutengwa kwa uzazi kati ya watu. Sympatric speciation yanaweza kutokea kwa njia ya makosa katika meiosis kwamba fomu gametes na chromosomes ziada, kuitwa polyploidy. Autopolyploidy hutokea ndani ya spishi moja, ambapo allopolyploidy hutokea kwa sababu ya kuunganisha kati ya spishi zinazohusiana karibu. Mara baada ya watu kutengwa, tofauti ya mabadiliko inaweza kufanyika na kusababisha mageuzi ya sifa za kujitenga za uzazi ambazo huzuia kuingiliana lazima watu wawili wawe pamoja tena. Uwezo mdogo wa watoto wa mseto baada ya kipindi cha kutengwa unatarajiwa kuchagua kwa utaratibu wenye nguvu wa kujitenga.

maelezo ya chini

1. 1 Courtney, S.P., et al., “Tathmini ya kisayansi ya Hali ya Owl Kaskazini Spotted,” Taasisi ya Mazingira endelevu (2004), Portland, AU.

faharasa

mionzi inayofaa

speciation wakati aina moja kung'ara nje na kuunda aina nyingine kadhaa

speciation ya allopatric

speciation kwamba hutokea kupitia kujitenga kijiografia

kutawanya

speciation allopatric ambayo hutokea wakati wanachama wachache wa aina kuhamia eneo jipya la kijiografia

mageuzi

malezi ya aina mpya

speciation huruma

speciation kwamba hutokea katika nafasi moja ya kijiografia

ubaguzi

speciation allopatric ambayo hutokea wakati kitu katika mazingira hutenganisha viumbe wa aina moja katika makundi tofauti

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts