SYMPATRISK SPECIFIKATION: EGENSKABER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den sympatriske specifikation er en type specifikation, der opstår, når to grupper af samme art, der bor på samme geografiske placering, udvikler sig forskelligt, indtil de ikke længere kan opdrætte og derefter betragtes som forskellige arter.

Generelt, når populationer er fysisk adskilt, opstår der visse former for reproduktiv isolering, det vil sige, at individer i en population mister evnen til at opdrætte med dem i den anden befolkning.

Synechococcus-bakterier, hvor sympatrisk specifikation er observeret

Eksempler på sympatrisk specifikation diskuteres ofte, fordi de skal vise overbevisende bevis for, at de nye arter er afstammet fra den samme forfædres art, såvel som eksistensen af ​​reproduktiv isolering, og at årsagen til opkomsten af ​​den nye art ikke er allopatri (speciation) allopatric).

Sympatrisk specifikation kan ses i mange forskellige typer organismer, herunder bakterier, cichlidfisk og æbleormflue. I naturen kan det imidlertid være vanskeligt at vide, hvornår sympatrisk specifikation forekommer eller er forekommet.

Sympatrisk specifikation er unik, fordi den finder sted, mens to underpopulationer af samme art besætter det samme område eller deler territorier, der overlapper meget.

Selvom det område, hvor organismerne lever, er det samme, kan de opdeles i to forskellige grupper, der til sidst bliver så genetisk forskellige fra hinanden, at de ikke længere kan reproducere sig med hinanden.

Når to grupper ikke længere kan reproducere og efterlade frugtbart afkom, betragtes de som forskellige arter. Det kan dog være vanskeligt at afgøre, om den speciering, der har fundet sted, er af sympatrisk type, hvilket har ført til megen diskussion blandt forskere i evolutionær biologi.

F.eks. Troede man oprindeligt, at to nært beslægtede, stekende arter udviklede sig gennem sympatrisk specifikation, men senere forskning antyder, at de to forskellige arter uafhængigt koloniserede søen.

Den første kolonisering førte til fremkomsten af ​​en spinyart, mens den anden art udviklede sig fra den anden kolonisering.

Egenskaber ved sympatrisk specifikation

Jerry Coyne og H. Allen Orr har udviklet fire kriterier for at udlede, om arter er opstået sympatrisk:

1-Artenes territorier skal overlappe markant.

2-Der skal være fuldstændig specifikation (dvs. de to arter kan ikke opdrætte og efterlade frugtbart afkom).

3-Arten skal være søsterarter (den mest beslægtede med hinanden) eller en del af en gruppe, der inkluderer en stamfar og alle dens efterkommere.

4-Historien om det geografiske område og artenes udvikling skal være sådan, at allopatri virker meget usandsynlig, da sympatrisk specifikation er langt mindre almindelig end allopatric.

Eksempler på sympatrisk specifikation

I planter

Sympatrisk specifikation er mere almindelig i planteverdenen. For eksempel producerer forældreplanter afkom, der er polyploide. Afkom lever derfor i det samme miljø som deres forældre, men er reproduktiv isoleret.

Dette polyploidimedierede speciation-fænomen forekommer som følger. Normalt har individer to sæt kromosomer (diploidy), et fra hver forælder.

Der kan dog forekomme fejl i fordelingen af ​​kromosomer under celledeling og således frembringe afkom med dobbelt så mange kopier (tetraploidy).

At have mere end to kromosomsæt betragtes som polyploidy (poly = mange). I disse tilfælde forekommer reproduktiv isolering uundgåeligt, da en population af polyploide individer ikke kan opdrætte med en population af diploide individer.

I bakterier

Rigtige eksempler på sympatrisk specifikation er sjældent observeret i naturen. Det antages, at sympatisk specifikation forekommer hyppigere i bakterier, da bakterier kan udveksle gener med andre individer, der hverken er forældre eller efterkommere, i en proces, der kaldes horisontal genoverførsel.

Der er observeret sympatisk specifikation i Bacillus, i Synechococcus-arter af bakterier, i Vibrio splendidus bacterioplankton, blandt andre.

Undergrupper af arter, der gennemgår sympatrisk specifikation, vil udvise ringe forskel, da de har været divergerende i relativt kort tid i forhold til den tidsskala, i hvilken evolution sker.

En vigtig faktor i tilfælde af sympatrisk specifikation menes at være tilpasning til miljøforhold. Hvis nogle medlemmer er specialiserede i at leve i et bestemt miljø, kan den undergruppe fortsætte med at besætte en anden miljøniche og til sidst udvikle sig til en ny art over tid.

I cichlidfisk

Sympatrisk selektion kan også være resultatet af en kombination af seksuel selektion og økologiske faktorer. Undersøgelser af afrikanske cichlidfisk i Lake Nyasa og andre søer i det østafrikanske Rift System registrerer såkaldte flokke af arter (individer af den samme art, der "samles" i en stor samling), der er opstået i søer økologisk. uniformer.

En sådan tilstand reducerer væsentligt chancerne for, at allopatry er årsagen til speciation, og kan resultere i, at grupper af hunner inden for en population udvikler stor affinitet for mænd med forskellige ekstreme fænotype træk, såsom skalamærker og lemmer. De adskiller sig i størrelse fra de gennemsnitlige individer.

Andre undersøgelser antyder, at sympatri mellem cichlidfisk også forekommer i floderne, der foder søerne i Rift System i Østafrika såvel som i kratersøerne i Nicaragua, hvor to arter af Midas cichlidfisk (Amphilophus) findes, der bor i Laguna de Apoyo i Nicaragua.

Forskerne analyserede DNA, udseende og økologi for disse to nært beslægtede arter. Selv om de generelt er meget ens, har de to arter forskellige forskelle i udseende og kan ikke indgås.

Alt tilgængeligt bevis tyder på, at den ene art udviklede sig fra den anden. Midas cichlidbestanden blev oprindeligt fundet i lagunen, mens den nyere art udviklede sig for nylig, hvilket i evolutionære vendinger betyder mindre end 10.000 år siden.

I fluer

Et ekstremt nyligt eksempel på sympatrisk specifikation kan forekomme i æbleormormflue, Rhagoletis pomonella.

Disse fluer plejede kun at lægge deres æg på frugt af hagtornetræer, men for mindre end 200 år siden begyndte nogle fluer at lægge deres æg på æbler.

Der er nu to grupper af æbleormfluer: en, der lægger æg på hagtornstræer og en, der lægger æg på æbler. Mænd kigger efter kammerater i den samme type frugt, som de voksede op på, og hunnerne lægger deres æg i den samme type frugt, de voksede op på.

Derfor vil fluer, der voksede på torner, avle afkom på torner, og fluer, der voksede på æbler, vil avle afkom på æbler.

Der er allerede genetiske forskelle mellem de to grupper, og over en lang periode (evolutionær tid) kunne de blive separate arter.

Ovenstående viser, hvordan speciation kan forekomme, selv når forskellige undergrupper af samme art deler det samme geografiske område.

Referencer

1. Allender, CJ, Seehausen, O., Knight, ME, Turner, GF, & Maclean, N. (2003). Divergerende selektion under speciation af cichlidfisk i Lake Malawi udledes af parallelle strålinger i nuptialfarve. Proceedings of the National Academy of Sciences, 100 (24), 14074-14079.
2. Geiger, MF, McCetary, JK, & Schliewen, UK (2010). Ikke en enkel sag - En første omfattende filogenetisk hypotese for Midas cichlidkompleks i Nicaragua (Teleostei: Cichlidae: Amphilophus). Molecular Phylogenetics and Evolution, 56 (3), 1011–1024.
3. Givnish, T. & Sytsma, K. (2000). Molekylær evolution og adaptiv stråling (1. udg.). Cambridge University Press.
4. Mallet, J., Meyer, A., Nosil, P., & Feder, JL (2009). Rum, sympatri og speciation. Journal of Evolutionary Biology, 22 (11), 2332–2341.
5. McPheron, BA, Smith, DC, & Berlocher, SH (1988). Genetiske forskelle mellem værtsløb af Rhagoletis pomonella. Nature, 336 (6194), 64-66.
6. Selz, OM, Pierotti, MER, Maan, ME, Schmid, C., & Seehausen, O. (2014). Kvindelig præference for mandlig farve er nødvendig og tilstrækkelig til assortativ parring i 2 cichlid-søsterarter. Behavioral Ecology, 25 (3), 612–626.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7. udg.) Cengage Learning.
8. Sympatrisk specifikation. Gendannes fra: evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/speciationmodes_05
9. Tilmon, K. (2008). Specialisering, specifikation og stråling: Den evolutionsbiologi af urteagtige insekter (1. udg.). University of California Press.