V panmiktických organizmoch (pohlavne sa rozmnožujúcich) je druh súbor organizmov, ktoré sú si podobné v celom rade vlastností, schopné sa voľne krížiť s tvorbou plodného potomstva. Koncept izolácie sa používa v kontexte mikroevolúcie alebo, ako sa to tiež nazýva, speciácie. Reprodukčná izolácia začína proces formovania nového druhu a končí ho. Nie všetky formy tohto javu však povedú k vzniku nového druhu, rovnako ako nie každá izolácia vedie ku konečnému reprodukčnému oddeleniu populácií.
Mechanizmy izolácie v evolúcii
Vo vnútri jedného druhu existujú jednotlivci v skupinách – populáciách. Práve populácie ako jednotka mikroevolúcie slúžia ako materiál pre vznik nových druhov, ktoré sú odlišné od pôvodných. V rámci druhu dochádza k výmene genetického materiálu medzi populáciami v procese reprodukcie. Čo sa voláreprodukčná schopnosť organizmov. Keď je z nejakého dôvodu táto výmena medzi populáciami v rámci toho istého druhu obmedzená alebo úplne nemožná, hovoria, že nastala reprodukčná izolácia. Definícia tohto evolučného mechanizmu je taká, že jedinci rôznych populácií nemôžu produkovať potomstvo. História vzniku nového druhu je reťazou rôznych typov reprodukčnej izolácie, ktoré sa navzájom nahrádzajú alebo prekrývajú, čím je rozdelenie populácií nezvratné.
Reprodukčná izolácia: klasifikácia
V klasifikácii odrôd izolácie populácie existuje niekoľko konceptov. Rôzne kritériá, ktoré sa považujú za hlavnú črtu, vnášajú do tohto problému určitý zmätok. Zoberme si za základ, že reprodukčná izolácia ako trvalé obmedzenie panmixie (voľné kríženie) je poslednou fázou, ktorá dokončí speciáciu. Zástancami tohto pohľadu na druhovotvornú izoláciu boli známi evoluční biológovia F. G. Dobzhansky (1900-1975) a E. Mayr (1904-2005). Mechanizmy reprodukčnej izolácie v tomto prístupe budú rozdelené do troch skupín:
- priestorové členenie (geografické);
- environmentálna izolácia (environmentálne mechanizmy);
- správny reprodukčný mechanizmus, vrátane pre-kopulácie (pred vytvorením zygoty) a post-kopulácie (dochádza k páreniu, ale vajíčko buď nie je oplodnené alebo odumrie, alebo sú hybridy sterilné) bariér.
Akýkoľvek mechanizmus dosahuje limitpanmixia: úplná alebo čiastočná. Stručne zvážime formy reprodukčnej izolácie v každej skupine. Príklady, ktoré ich ilustrujú, vám pomôžu pochopiť podstatu konkrétnej formy.
Priestorové mechanizmy izolácie populácie
Mechanizmus izolácie je spojený s rôznymi zmenami v krajine (vznik bariéry v podobe pohorí alebo riek) alebo s rozšírením druhu na rozsiahlych územiach. Keď je tok génov medzi oddelenými populáciami narušený, dochádza k reprodukčnej izolácii. Za najznámejší príklad takéhoto javu s tvorbou nových druhov možno považovať ostrovné druhy sviatkov Galapágskych ostrovov, ktoré sa stali jedným z príkladov pre prácu Charlesa Darwina „O pôvode druhov prostredníctvom prirodzeného výberu“. Alebo príklad modrej straky, ktorej jedna populácia žije v Číne a druhá v Španielsku.
Mechanizmy ekologickej izolácie
Dôvody tohto typu reprodukčnej izolácie súvisia s rozdielmi v podmienkach reprodukcie populácií toho istého druhu žijúcich symetricky, teda na rovnakom území. Napríklad obdobie rozmnožovania alebo kvitnutia sa nezhoduje. Na kalifornskom pobreží existujú dva druhy borovíc symetricky: jeden druh vrhá peľ vo februári a druhý v apríli. Sezónna ekologická izolácia sa pre nich stala reprodukčnou. Príklad reprodukčnej izolácie, ktorá je však výsledkom rôznych potravinových základov, demonštrujú tri druhy antarktických tuleňov pochádzajúcich z rovnakého fylogenetického predka. Tuleň Weddell žerie iba ryby, tuleň leopardí tučniaky a tulene a tuleň Ross žeriehlavonožce.
Prekopulačné formy reprodukčnej izolácie
Mechanická izolácia – neúčinnosť párenia spôsobená odlišnou štruktúrou reprodukčných alebo kopulačných orgánov. Napríklad rôzne druhy šalvie majú rôzne tvary kvetov a opeľujú ich iné včely. Rovnaká korelácia existuje medzi orchideami a kolibríkmi. Drosophila muchy medzidruhové párenie vedie k zraneniu alebo dokonca smrti partnera.
Etologická izolácia – nepárenie kvôli rozdielom v sexuálnom správaní (v dvorení, speve, tanci, žiarení alebo rozdieloch vo feromónoch). Napríklad blízko príbuzné druhy svetlušiek pri pozývaní samičky na párenie žmurkajú rôzne (s rôznou frekvenciou a trvaním). V tejto súvislosti možno spomenúť aj druhovo špecifické spevy u vrabcov a žiab. A každý vie o rituáloch párenia vtákov.
Gametická izolácia – nedostatok interakcie gamét alebo smrť gamét. Existencia tohto typu izolácie bola dokázaná experimentálne. Napríklad dva druhy morských ježkov s vonkajším oplodnením skrížili americkí genetici Denis a Brachet. Vajíčko bolo oplodnené, ale embryo zomrelo v skorých štádiách gastrulácie.
Pokopulačné formy reprodukčnej izolácie
Toto sa vzťahuje na neživotaschopnosť oplodneného vajíčka a smrť embrya v skorých štádiách ontogenézy. Alebo smrť narodeného mláďaťa (alebo jedinca) pred dosiahnutím puberty. Koncept veľmi blízky gametikeizolácia.
Sterilita hybridov
U väčšiny zvierat sú prežívajúce medzidruhové hybridy sterilné, to znamená, že nie sú schopné produkovať potomstvo. Výnimkou môžu byť polosterilné hybridy. Mechanizmus tohto javu je pomerne zložitý, založený na génových, chromozomálnych alebo cytologických príčinách. Uvedieme len príklady medzidruhových hybridov, ktoré sú každému známe.
Hybridný somár a kobyla - mulica. Je väčší ako somár a menší ako kôň a okrem toho sa zvieratá ľahšie chovajú. Hybridy blízko príbuzných poddruhov psa a vlka (vlčiak, polovičný vlk) majú vyvinutejší inštinkt a vytrvalosť ako obyčajné psy. Mnohé z akváriových rýb sú hybridné formy (farebné aulonokary). Sú krásne, väčšie ako rodičovské formy, ale pri kúpe treba uviesť pôvod rýb, inak sa potomkov nedočkáte. Každý vie, že semená kultúrnych rastlín (paradajky, uhorky) označené symbolom F-1 sú hybridné formy. Plody týchto rastlín nie sú ponechané na semená.
