Nikto nebude poprieť, že realita okolo nás je harmonická a dokonalá. Nezáleží na tom, v čo alebo komu človek verí, ale okolo seba vidí nielen krásu a rozmanitosť, ale aj harmonický poriadok, v ktorom nie je miesto pre chaos. Obzvlášť jasne jasná účelnosť sa prejavuje vo svete živých bytostí. Všetko slabé, škaredé, neschopné rozmnožovať zdravé potomstvo je zmietané pôsobením evolučných faktorov, predovšetkým prirodzeného výberu. Nie poslednú úlohu v ňom zohráva taký biologický proces, akým je reprodukčná izolácia.
Toto, ako aj iné formy obranných mechanizmov, ktoré strážia genofond rastlinných, živočíšnych a ľudských spoločenstiev, budeme uvažovať v tomto článku.
Prenos dedičných vlastností je hlavnou vlastnosťou živej hmoty
Reprodukcia je najdôležitejší proces, vďaka ktorému je možná samotná existencia fenoménu životana zemi. Bez ohľadu na úroveň jeho organizácie, od prvokov po cicavce, k oplodneniu (v rastlinách - opeleniu), ktoré vedie k objaveniu sa životaschopného, plodného potomstva, dochádza iba medzi jedincami patriacimi do populácie toho istého biologického druhu. Je zrejmé, že existujú prirodzené izolačné mechanizmy, ktoré kontrolujú kopuláciu alebo opeľovanie.
Samozrejme, nie je vylúčená možnosť prípadov medzidruhového kríženia. Vyskytujú sa v prírodných podmienkach a sú vykonávané umelo - človekom, ale vždy vedú k objaveniu sa buď potomstva s oslabenou životaschopnosťou alebo sterilných hybridov. Stačí si spomenúť na sterilné mulice - potomkov získaných krížením osla a kobyly. Ako vidíte, pôsobia tu určité sily, ktoré možno považovať za určité typy izolačných mechanizmov. Poďme ich definovať podrobnejšie.
Klasifikácia procesov vedúcich k stabilite genofondu populácií
V evolučnej doktríne, ktorá je produktom spoločnej vedeckej práce takých prírodných vedcov ako Ch. Darwin, A. N. Severtsov, G. Spencer, uvažuje o nasledujúcich rozšírených javoch, ktoré prispievajú k stabilite existencie biologických druhov: ide o geografickú, reprodukčnú a ekologickú izoláciu. Sekcia biológie - populačnej genetiky sa zaoberá štúdiom zmien vyskytujúcich sa v genofonde spoločenstiev živých organizmov. Sú výsledkom faktorov, ako sú životné vlny a genetický drift.
Vyššie uvedené odvetvie biológie stanovuje úlohu ochranných faktorov zameraných na zachovanie konzervativizmu karyotypov jedincov v populácii a na zabránenie kríženia medzi populáciami. Ďalej zistíme, aké izolačné mechanizmy sa nazývajú ekologické a aký je ich význam pri udržiavaní nezmeneného zloženia génov v populácii.
Úloha environmentálnych podmienok pri zachovaní genofondu spoločenstiev živých organizmov
V dôsledku fylogenézy - historického vývoja druhu, jeho jedince tvoria populácie, ktoré žijú v hraniciach určitého územia, nazývaného areál. Rastlinné a živočíšne organizmy interagujú s environmentálnymi faktormi, ako aj so spoločenstvami iných druhov, ktoré žijú na danom území, to znamená, že zaberajú určitú ekologickú niku. Aby sa znížila závažnosť konkurencie medzi populáciami toho istého druhu, existujú určité izolačné mechanizmy, ktoré napríklad zabezpečia, že požiadavky oboch skupín na druh potravy sa budú líšiť. Chrobák hrachový teda vytvára dve spoločenstvá hmyzu: jedno sa živí semienkami hrachu, druhé fazuľou.
V reprodukčnom období sa organizmy týchto dvoch populácií nekrížia, pretože krmoviny rastú v rôznych zónach.
Načasovanie reprodukcie a jej význam pri zabezpečovaní genetickej stability populácie
Faktorom, ktoré významne bránia, alebo dokonca úplne zabraňujú opeleniu alebo kopulácii medzi organizmami tej istej systematickejkategórie môžeme zaradiť izolačné mechanizmy, ktoré riadia načasovanie rozmnožovania jedincov. Napríklad kvitnutie lipnice, rastúcej v ústiach riek, koreluje s časom konca jarnej povodne. Rastliny žijúce priamo na brehu a v období záplav po dlhú dobu pod vodou kvitnú neskôr ako jedince, ktoré boli pod vplyvom povodne krátko, alebo neboli zaplavené vôbec. Z pochopiteľných dôvodov neexistuje panmixia (krížové opelenie) medzi rastlinami žijúcimi v rôznych častiach lúky, pretože ich peľ dozrieva v rôznych časoch. Výsledkom je vytvorenie niekoľkých populácií lúčnych lúk, ktoré sa líšia z hľadiska reprodukcie.
Evolučná úloha izolácie
Populačná genetika potvrdila skutočnosť, že nemožnosť procesu výmeny génov medzi organizmami rôznych rás alebo spoločenstiev vedie k tomu, že v genotypoch jedincov sa vyskytujú úplne odlišné typy mutácií a frekvencia výskytu menia sa aj dominantné aj recesívne alely. To vedie k tomu, že genofondy populácií sa od seba čoraz viac líšia. Tento nesúlad sa bude týkať predovšetkým foriem adaptácie na abiotické faktory prostredia. Od čoho to závisí?
Komplexné pôsobenie rôznych typov izolácie
Je založená na vzájomne prepojených mechanizmoch ekologickej a reprodukčnej izolácie. Biológia, najmä jej časť - evolučná teória, odhaľuje ich vplyv na prejavy takého globálneho procesu, akým je divergencia, tj.divergencia znakov a vlastností organizmov. Je základom mikroevolúcie, procesu, ktorý vedie k vytvoreniu prvých poddruhov a potom nových biologických druhov v prírode.
Ako dochádza k geografickej izolácii
V botanike aj v zoológii vedci venujú veľkú pozornosť faktoru, ktorý znižuje pravdepodobnosť voľného kríženia medzi jedincami toho istého druhu takmer na nulu. Hovorí sa tomu geografická izolácia. Ukázalo sa, že prudkú zmenu terénu nevyhnutne sprevádza objavenie sa prekážok vedúcich k zásadným rozdielom v organizmoch.
V prvom rade sa týkajú načasovania dozrievania gamét, času kopulácie alebo opelenia. Všetky tieto faktory sa dajú spojiť pod jeden pojem – reprodukčná izolácia. Aké sú dôsledky pre existenciu populácie, ku ktorej to vedie?
Nezrovnalosti
Vedci zistili, že populácie organizmov s pôvodne podobnými genómami nadobúdajú postupom času čoraz viac odlišných znakov v dôsledku vymiznutia jednej zásoby potravy a možnosti voľného kríženia. Neprekonateľné fyzické bariéry v podobe kontinentálnych zlomov, vyzdvihnutia pohorí a výlevov riek od seba izolujú spoločenstvá jednotlivcov. Toto je spôsob, akým sa príroda vyvíja. Nižšie uvedené príklady ilustrujú geografickú izoláciu ako dôležitý mechanizmus pre speciáciu. Skupiny vačnatých cicavcov v Austrálii, po jej oddelení od starovekej pevniny Gondwana, majú teda významnéanatomické a fyziologické rozdiely od moderných európskych živočíšnych druhov, ktoré vznikli po Veľkom zaľadnení.
Ch. Darwin o mechanizmoch špeciácie
Svetoznámy tvorca teórie prirodzeného výberu, anglický prírodovedec Charles Darwin, identifikoval hybné sily evolúcie, vedúce k vzniku nových tried, rádov a rodín živých organizmov. Aj vo svojich spisoch vedec opísal geografické a environmentálne izolačné mechanizmy. Príklady ich prejavu čerpal z pozorovaní uskutočnených počas svojej slávnej cesty okolo sveta. Darwin videl a nakreslil rôzne druhy piniek žijúcich na Galapágoch. Vtáky mali zásadné rozdiely v tvare zobáka, veľkosti tela a jedli rôzne jedlá.
Pri krížení medzi jednotlivcami úplne stratila schopnosť vytvárať plodné potomstvo. Veľké vzdialenosti medzi ostrovmi a rozdiely v ich flóre a faune viedli podľa výskumníka k vytvoreniu niekoľkých poddruhov, ktoré sa potom zmenili na samostatné druhy. Uvažovali sme ešte o jednom smere evolúcie, ktorý vedie k formovaniu nových biologických druhov, po ktorých sa celá živá príroda posúva vpred. Príklady, ktoré sme zvážili vyššie, dokazujú dôležitú úlohu priestorových mechanizmov, ktoré zabraňujú pravdepodobnosti kríženia medzi organizmami rôznych populácií, čo v konečnom dôsledku vedie k vzniku nových systematických jednotiek.
