Разделяй и властвуй: как происходит видообразование?
О том, как образуются новые виды, почему и с какой скоростью, рассказал биолог и популяризатор науки Михаил Никитин. На своей лекции «Как разделяются виды: быстро и медленно, разлука и развод» он обозначил основные механизмы и привел интересные факты об этом процессе. Начинаем экспресс-курс в эволюционную биологию.
Слово есть, а вида нет
Стараясь объединить особей в группы по схожим признакам, ученые используют понятие «вид», однако, оказывается, в биологии нет четкого определения этого термина.
Разделение же видов происходит, когда вместе с дарвиновским естественным отбором наступает репродуктивная изоляция — прекращение обмена генами между особями по тем или иным причинам.
Гибриды
Репродуктивная изоляция бывает двух типов: презиготическая и постзиготическая. Первая происходит до оплодотворения, когда половое поведение особей просто не позволяет им скрещиваться. Типичные примеры — разные сезоны цветения растений или непересекающиеся места размножения животных. Постзиготическая изоляция вступает в силу после оплодотворения и препятствует появлению потомства у особей разных видов.
Если оплодотворение между двумя видами все же произошло, это еще не значит, что их гибридное потомство сможет передавать гены дальше. Наглядный пример — мул, гибрид лошади и осла. У лошади 60 хромосом, а у осла 66, поэтому при скрещивании в геноме мула остаются нечетные 63 хромосомы, что препятствует образованию половых клеток и делает его бесплодным.
Некоторые гибридные виды сталкиваются с проблемами привлечения партнера, например когда для этого нужны сложные танцы или песни, заложенные генетически. Если эти врожденные программы родительских видов сильно отличались, гибрид может унаследовать смешанный вариант, который не будет нравиться партнерам ни того, ни другого вида.
Иллюстратор: Галина Игнатова
Многие гибриды могут быть и вовсе нежизнеспособны. В случае когда различия между родительскими видами слишком велики, оплодотворение может произойти, но по мере развития зародыша возрастает вероятность появления генетических ошибок, которые приведут к его гибели еще до рождения.
Эволюционные гонки
Самый распространенный тип видообразования — аллопатрический, или, говоря проще, долгая разлука, которая должна длиться несколько миллионов лет. Стимулом для разделения особей в этом случае обычно служат внешние силы, которые прекращают обмен генов в популяции: образование гор, разлив рек, раскол материков. Разделенные таким образом организмы начинают эволюционировать, приспосабливаясь к новым условиям среды, и впоследствии уже не могут скрещиваться друг с другом.
При некоторых условиях виды могут образовываться значительно быстрее, иногда даже за сотни лет. Яркий пример — американская муха пестрокрылка. Эти насекомые питались местными ягодами и фруктами, пока в их ареал не была завезена яблоня — новое растение, с которым они никогда не сталкивались. Вследствие этого спустя чуть больше ста лет образовался новый вид мух, питающихся и размножающихся на плодах яблони. Получается, исходный вид разделился на два отдельных с различными вкусовыми предпочтениями, что привело к репродуктивной изоляции.
Видообразование может быть и почти мгновенным, когда количество хромосом у организмов меняется скачком. Обычно это происходит, если в делении половых клеток случается поломка, из-за которой появляются особи с дополнительными комплектами хромосом, неспособные больше скрещиваться со своими сородичами. Если подобная поломка возникает у многих представителей вида одновременно, они начинают скрещиваться друг с другом и образуют новый вид. Так получается репродуктивная изоляция всего за одно поколение.
Фото на обложке: unsplash.com
