Ніхто не стане заперечувати, що навколишнє нас реальність гармонійна і досконала. Не важливо, в що чи в кого вірить людина, але навколо себе він бачить не тільки красу і різноманітність, але і стрункий порядок, в якому немає місця хаосу. Особливо ясно чітка доцільність проявляється в світі живих істот. Все слабке, потворне, не здатний до відтворення здорового потомства відмітається дією факторів еволюції, насамперед, природним відбором. Не останню роль у ньому відіграє і такий біологічний процес, як репродуктивна ізоляція.
Цю, а також інші форми захисних механізмів, що стоять на сторожі генофонду угруповань рослин, тварин і людини, ми і розглянемо в даній роботі.
Передача спадкових ознак – головна властивість живої матерії
Розмноження – найважливіший процес, завдяки якому можливо саме існування феномену життя на Землі. Незалежно від рівня її організації, починаючи від найпростіших і закінчуючи ссавцями, запліднення (у рослин – запилення), що приводить до появи життєздатного, фертильного потомства, відбувається тільки між особинами, що належать до популяції одного і того ж біологічного виду. Очевидно, що існують природні ізолюючі механізми, контролюючі копуляцию або запилення.
Звичайно ж, не виключена і можливість випадків міжвидового схрещування. Вони відбуваються як в природних умовах, так і проводяться штучно – людиною, але завжди призводять до появи потомства або з ослабленою життєздатністю, або стерильних гібридів. Досить згадати безплідних мулів – нащадків, отриманих від схрещування осла і кобили. Як бачимо, тут діють певні сили, які можна розглядати, як певні види ізолюючих механізмів. Визначимо їх докладніше.
Класифікація процесів, що призводять до стабільності генофонду популяцій
В еволюційному вченні, яке є продуктом спільної наукової роботи таких дослідників, як Ч. Дарвін, А. Н. Северцов, Р. Спенсер, розглядаються наступні, широко поширені явища, що сприяють стабільності існування біологічних видів: це географічна, репродуктивна та екологічна ізоляція. Розділ біології - популяційна генетика, зайнята вивченням змін, що відбуваються в генофонді співтовариств живих організмів. Вони є наслідком дії таких факторів, як хвилі життя і дрейф генів.
Вищеназвана галузь біології встановлює роль захисних факторів, спрямованих на збереження консервативності каріотипів особин популяції і запобігання міжвидових схрещувань. Далі ми з'ясуємо, які ж ізолюючі механізми називають екологічними, і яке їх значення в підтримці незмінного складу генів у популяції.
Роль умов зовнішнього середовища у збереженні генофонду співтовариств живих організмів
В результаті філогенезу – історичного розвитку виду, його особини, формують популяції, що живуть у межах певної території, званої ареалом. Рослинні і тваринні організми взаємодіють з факторами зовнішнього середовища, а також з громадами інших видів, які живуть на даній території, тобто займають певну екологічну нішу. Щоб знизити гостроту конкуренції між популяціями одного і того ж біологічного виду, існують певні ізолюючі механізми, що забезпечують, наприклад, розбіжність вимог обох груп щодо виду їжі. Так, жук горохова зернівка формує два спільноти комах: одне живиться насінням гороху, інше – квасолі.
В репродуктивний період, внаслідок того, що кормові культури ростуть в різних зонах, організми двох популяцій між собою не схрещуються.
Терміни розмноження та їх значення в забезпеченні генетичної стабільності популяції
До факторів, що суттєво ускладнює або навіть повністю припиняють запилення або копуляцию між організмами однієї систематичної категорії, можна віднести ізолюючі механізми, контролюючі терміни репродукції особин. Наприклад, цвітіння мятлика лугового, виростає в гирлах річок, коррелятивно пов'язано з часом припинення весняного паводку. Рослини, що живуть безпосередньо на березі, і в період повені довгостроково знаходяться під водою, цвітуть пізніше тих особин, які перебували під впливом паводку короткостроково, або, взагалі не затоплювалися. Зі зрозумілих причин панмиксия (перехресне запилення) між рослинами, що живуть у різних місцях луки, відсутній, так як дозрівання пилку у них відбувається в різний час. В результаті утворюються кілька популяцій мятлика лугового, розрізняються строками розмноження.
Еволюційна роль ізоляції
Популяційна генетика встановила той факт, що неможливість процесу обміну генами між організмами різних рас або спільнот призводить до того, що в генотипах особин відбуваються абсолютно різні типи мутацій, а також змінюється частота зустрічальності як домінантних, так і рецесивних алелей. Це призводить до того, що генофонди популяцій все більше різняться між собою. Така розбіжність буде стосуватися, перш за все, форм адаптації до абіотичних факторів середовища. Від чого ж вона залежить?
Комплексна дія різних видів ізоляції
В його основі лежать взаємопов'язані між собою екологічні та репродуктивні ізолюючі механізми. Біологія, зокрема, її розділ – теорія еволюції, виявляє їх вплив на прояв такого глобального процесу, як дивергенція, тобто розбіжність ознак і властивостей організмів. Вона лежить в основі микроэволюции – процесу, що призводить до утворення спочатку підвидів, а потім, і нових біологічних видів у природі.
Як виникає географічна ізоляція
Як у ботаніці, так і в зоології, вчені приділяють серйозну увагу фактору, що знижує практично до нуля ймовірність вільного схрещування між особинами одного виду. Він отримав назву географічної ізоляції. Виявилося, що різка зміна рельєфу місцевості обов'язково супроводжується появою перешкод, що призводять до виникнення у організмів кардинальних відмінностей.
Вони стосуються, насамперед, строків дозрівання гамет, часу копуляции або запилення. Всі названі фактори можна об'єднати одним терміном – репродуктивна ізоляція. До яких же наслідків для існування популяції вона призводить?
Розбіжність ознак
Вчені встановили, що популяції організмів, що мають спочатку схожі геноми, з плином часу набувають дедалі більші дивергентні риси внаслідок зникнення, як єдиної кормової бази, так і можливості вільного схрещування. Непереборні фізичні бар'єри у вигляді розломів материків, підняття гірських хребтів, розливів річок ізолюють спільноти особин один від одного. Саме таким шляхом розвивається жива природа. Приклади, наведені далі, ілюструють географічну ізоляцію, як важливий механізм видоутворення. Так, групи сумчастих ссавців в Австралії після відокремлення її від давнього материка Гондвани, мають значні анатомічні і фізіологічні відмінності від сучасних європейських видів тварин, що виникли після Великого зледеніння.
Ч. Дарвін про механізми видоутворення
Всесвітньо відомий творець теорії природного відбору, англійський природодослідник Чарльз Дарвін, визначив рушійні сили еволюції, призводить до появи нових класів, загонів і сімейств живих організмів. Також у своїх працях учений описав географічні та екологічні ізолюючі механізми. Приклади їх прояву він почерпнув із спостережень, проведених під час свого знаменитого кругосвітньої подорожі. Дарвін бачив і замалював різні види в'юрків, що живуть на Галапагоських островах. Птахи мали кардинальні відмінності у формі дзьоба, розміри тулуба, харчувалися різною їжею.
При схрещуванні між собою особини повністю втратили здатність до формування фертильного потомства. Як вважав дослідник, великі відстані між островами і відмінності їх флори і фауни призвели до утворення декількох підвидів, потім перетворилися на самостійні види. Ми розглянули ще один напрямок еволюції, що приводить до утворення нових біологічних видів, за яким просувається вся нині існуюча жива природа. Приклади, розглянуті нами вище, доводять важливу роль просторових механізмів, що запобігають ймовірність схрещувань між організмами різних популяцій, що в кінцевому підсумку, призводить до появи нових систематичних одиниць.
