Reproduktiivne isolatsioon: määratlus, tüübid ja isoleerivad mehhanismid

Sügav juhend reproduktiivsest isolatsioonist: määratlus, tüübid ja isoleerivad mehhanismid — miks liigid ei paaritu ja mis takistab viljakat järeltulekut.

Reproduktiivne isolatsioon tähendab olukorda, kus erinevad liigid võivad elada samas piirkonnas, kuid isendite omadused takistavad nende ristumist.

Asju, mis takistavad liikide või organismirühmade sugulisel teel paljunemist, nimetatakse isoleerivateks mehhanismideks.

Ühe liigi liikmed ei paaritu üldjuhul teise liigi liikmetega, kuigi sellest on palju erandeid ja variante. Ja kui selline paaritumine toimub, ei pruugi järeltulijad areneda või olla viljakad.

Kui liigid tekivad esivanemate liikide jagunemise teel, võib küsida, mis takistab uute liikide jätkuvat ühist paljunemist. Kui nad seda teeksid, muutuksid nad taas üheks liigiks.

Tüübid ja peamised isoleerivad mehhanismid

Isoleerivad mehhanismid jagunevad tavaliselt kaheks suureks rühmaks: pretsügootilised (enne viljastumist toimuvad) ja posttsügootilised (pärast viljastumist mõjuvad) mehhanismid. Mõlemad takistavad geenide vahetust ja tugevdavad liigierinevusi.

• Pretsügootilised mehhanismid
  • Ökoloogiline või ruumiline isoleeritus – liigid elavad sama piirkonna eri osades või kasutavad erinevaid elupaiku (näiteks ühe liigi isendid veedavad aega veekogu ääres, teise liigi isendid metsaaluses).
  • Ajaliselt eristumine (temporal isolation) – erinevad liikmed paljunevad eri aastaaegadel või erinevatel päevadel/tundidel (näiteks eri määral varem- või hiliskevadel kooruvad liigised).
  • Käitumuslik isolatsioon – paaritumiskäitumine, signaalid või nõudmised erinevad (näiteks eri röövlinnuliikide laulud, putukate keerulised tantsud), mistõttu partnerit ei tunnustata.
  • Mehaaniline isolatsioon – suguelundite või kehaosade morfoloogia ei sobi kokku (näiteks eri liiki putukate genitaalide sobimatus).
  • Gameteeriv isolatsioon – seemnerakud ja munarakud ei suuda üksteist ära tunda või viljastamine ei toimu (sageli tähtis veeselgrootute ja paljude vetikate puhul).
  • Pollineeritus- või tolmeldajaspetsiifilisus – taimeliigid sõltuvad eri tolmeldajatest; kui tolmeldajad eri liike ei ühenda, paljunemine jääb ära.
• Posttsügootilised mehhanismid
  • Hybridne eluvõimetus (hybrid inviability) – ristumise järgsed arenevad järglased ei jõua täiskasvanuks või on nõrgad.
  • Hybridne steriilsus – järeltulijad elavad, kuid on viljatud (klassikaline näide on eesli ja mära ristumisel tekkiv muul, kes on tavaliselt steriilne).
  • Hybridse lagunemine (hybrid breakdown) – esmane hübriid võib olla elujõuline ja viljakas, kuid järgnevatel põlvkondadel tekivad tervise- või viljakusprobleemid.

Miks isolatsioon tekib ja kuidas see liigistumist mõjutab

Isoleerivad mehhanismid tekivad ja tugevnevad geneetilise erinevuse, keskkonnatingimuste ja valiku mõjul. Mõned olulisemad protsessid:

• Geograafiline isoleeritus (allopaatiline liigistumine) – populatsioonid eraldatakse maismaa- või kliimamuutuse tõttu; aja jooksul kogunevad geneetilised erinevused.
• Sümpaatiline liigistumine – liigid võivad tekkida ka samal alal, näiteks kui osa populatsioonist hakkab kasutama uut toiduvälja või tolmeldajat ja tekkib assortatiivne paaritumine.
• Kromosoomilised muutused ja polüploidia – eriti taimedel võib polüploidia (lisa kromosoomikomplektide tekkimine) viia kiiresti reproduktiivse isolatsioonini ja uue liigini.
• Reinforcement – kui hübriidid on mittesobivad või halva sobivusega, soodustab loomulik valik eelistust paarituda oma liigikaaslastega, tugevdades pretsügootilisi barjääre.

Näited

• Hobuse ja eesli ristumisel tekkinud muul – näitab posttsügootilist steriilsust.
• Drosophila-liikide (Ameerika kärbse) erinevad paaritumislaulud ja tolmlekäitumised – näide käitumuslikust isolatsioonist.
• Erinevate õitüüpide sõltuvus eri tolmeldajatest (mesilased vs liblikad) – tolmeldajaspetsiifilisus takistab ristsaastumist.
• Polüploidia taimedel (nt teatud teravili- ja umbrohuliigid) – võib tekitada kiiresti eraldiseisvad geneetilised populatsioonid.

Oluline tähelepanek

Isoleerivad mehhanismid ei ole alati absoluutsed — paljudel juhtudel eksisteerivad hübriidtsüklid, geenivool (introgression) ja keerukad vahefaasid (hübriiditsoonid). Bioloogilises mitmekesisuses mängivad need mehhanismid aga keskset rolli uute liikide tekkes ja säilitamises. Mõistmine, kuidas ja miks reproduktiivne isolatsioon tekib, aitab selgitada evolutsiooni ja liigirikkuse kujunemist looduses.

Otsing