Репродуктивная изоляция в эволюционной биологии — это механизмы, предотвращающие обмен генов между популяциями. Разделение генофондов популяций в некоторых случаях ведет к образованию новых видов. Репродуктивная изоляция может осуществляться путём предотвращения оплодотворения либо путём образования нежизнеспособных или стерильных гибридов, как, например, в случае мула и лошака.
Согласно Эрнсту Майру, термин был придуман Альфредом Эмерсоном в 1935 году. Термин «репродуктивная изоляция» широко употреблялся Теодором Добжанским и Э. Майром.
Существуют несколько форм репродуктивной изоляции — предзиготическая (препятствует оплодотворению), постзиготическая (помехи гибридизации), рассеянные в геноме повторы.
Содержание
Предзиготическая изоляция
Предзиготическая изоляция включает в себя физические преграды (река, океан) между двумя популяциями, этологические различия (в поведении), а также различия в процессе деления клеток, которые приводят к несовместимостям между популяциями.
Видообразование путём репродуктивной изоляции часто происходит у растений и связано с ошибками при делении клеток (митоз), которое приводит к увеличению числа хромосом. Для разных видов растений характерны различные периоды цветения, соответственно, освобождения гамет. Для животных характерно препятствие к спариванию. Несовместимость формы половых органов создает механический барьер, который приводит к репродуктивной изоляции. Часто гаметы разных видов оказываются несовместимыми и не образуют зиготу. Сперматозоиды могут содержать неподходящие ферменты для растворения оболочки яйцеклетки.
Препятствия гибридизации (постзиготические)
Если оплодотворение происходит, существуют препятствия для образования гибридов. Первый барьер — гаметический — после слияния гамет образовавшаяся клетка не делится и погибает. Второй барьер — зиготический — зигота образуется и быстро погибает. Третий — на стадии эмбриона или личинки — происходит спонтанный выкидыш плода. Четвёртый — нежизнеспособность гибридов — потомство оказывается слабым, не справляется с факторами окружающей среды и погибает. Пятый барьер — стерильность гибридов — потомство не даёт собственного потомства. Наконец, бывают случаи стерильности потомков гибридов. Эти механизмы предотвращают распространение генетического материала между видами.
Рассеянные повторы
В результате встраивания рассеянных повторов образуются негомологичные последовательности ДНК, которые создают препятствия для конверсии генов. Этот барьер является изолирующим механизмом, защищающим новые аллели от перезаписи предковыми аллелями. Такой механизм репродуктивной изоляции приводит к разделению генофондов без физической изоляции популяций.
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Репродуктивная изоляция» в других словарях:
РЕПРОДУКТИВНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ — репродуктивный барьер, защитный механизм вида, который препятствует разрушению его хорошо интегрированной системы коадаптированных генов. Разделение массы разнообразных организмов на виды создает систему, допускающую увеличение генетического… … Экологический словарь
репродуктивная изоляция — Исключение или затруднение скрещивания между симпатрически или парапатрически обитающими группами организмов (популяциями, подвидами, видами); типы Р.и. разгличают, исходя из ее механизмов, прекопулятивных (этологическая, экологическая,… … Справочник технического переводчика
Репродуктивная изоляция — * рэпрадуктыўная ізаляцыя * reproductive isolation отсутствие скрещивания между особями разных видов () … Генетика. Энциклопедический словарь
репродуктивная изоляция — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ РЕПРОДУКТИВНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ – включает механизмы, препятствующие скрещиванию либо воспроизведению нормального потомства. Формы биологической изоляции: экологическая, морфофункциональная, этологическая и… … Общая эмбриология: Терминологический словарь
репродуктивная изоляция — reproductive isolation репродуктивная изоляция. Исключение или затруднение скрещивания между симпатрически или паpапатрически обитающими группами организмов (популяциями, подвидами, видами); типы Р.и. разгличают, исходя из ее механизмов,… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
репродуктивная изоляция — reprodukcinė izoliacija statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Izoliacija dėl hibridų negyvybingumo arba nevaisingumo (sterilumo). atitikmenys: angl. reproductive isolation rus. репродуктивная изоляция … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
РЕПРОДУКТИВНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ — См. изоляция (2) … Толковый словарь по психологии
Репродуктивная изоляция — Неспособность популяции одного вида смешиваться с другим видом, нормальное явление для биологического вида … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.
ИЗОЛЯЦИЯ РЕПРОДУКТИВНАЯ — изоляция популяций, при которой преграды к скрещиванию порождаются свойствами самих организмов несоответствием в строении и функции половых органов (морфофизиологическая изоляция), психофизиологических, поведенческих различий партнеров в период… … Экологический словарь
ИЗОЛЯЦИЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ — репродуктивная изоляция, обусловленная механической (морфологической) несовместимостью половых органов самцов и самок. См. также Изоляция популяции. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской… … Экологический словарь
Согласно Эрнсту Майру, термин был придуман Альфредом Эмерсоном в 1935 году. Термин «репродуктивная изоляция» широко употреблялся Теодором Добжанским и Э. Майром.
Существуют несколько форм репродуктивной изоляции — предзиготическая (препятствует оплодотворению), постзиготическая (помехи гибридизации), рассеянные в геноме повторы.
Связанные понятия
Аллопатрия (от др. греч. allos, «другой» и patris, «родина») или аллопатрическое, географическое видообразование — один из способов видообразования, при котором репродуктивный барьер между видами формируется на основе пространственной изоляции.
Псевдоаутосо́мные о́бласти (англ. pseudoautosomal region — PAR) — гомологичные участки половых хромосом различного типа; у млекопитающих они, соответственно, находятся на X-хромосоме и Y-хромосоме. Все гены, расположенные в этих областях, есть у обоих полов и наследуются так же, как и любые аутосомные гены, отсюда и название областей.
Гетерогамия (от др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и γάμος — «брак»), анизогамия (от др.-греч. ἄνισος — «неравный» и γάμος) — форма полового процесса, при котором сливаются две морфологически разные (по форме) гаметы. При анизогамии гаметы разделяются на мужские и женские и обладают разным типом спаривания. У многих организмов различается меньшая по размеру микрогамета, которая считается мужской, и большая, менее активно двигающаяся — женская. Характерна для различных зелёных водорослей, мхов.
Ге́терозиго́тными называют диплоидные или полиплоидные ядра, клетки или многоклеточные организмы, копии генов, которые в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями. Когда говорят, что данный организм гетерозиготен (или гетерозиготен по гену X), это означает, что копии генов (или данного гена) в каждой из гомологичных хромосом несколько отличаются друг от друга.
Соматические клетки (др.-греч. σῶμα — тело) — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.
По характеру изолирующих барьеров классифицируют географическую и репродуктивную (биологическую) изоляцию.
Географическая изоляция
Географическая изоляция — обособление определенной популяции от других популяций того же вида каким-либо труднопреодолимым географическим препятствием. Подобная изоляция может возникнуть в результате изменения географических условий в пределах ареала вида или при расселении групп особей за пределы ареала, когда «популяции основателей» могут закрепиться в некоторых обособленных районах с благоприятными для них условиями внешней среды. Географическая изоляция — один из важных факторов видообразования, так как она препятствует скрещиванию и тем самым обмену генетической информацией между обособленными популяциями.
Репродуктивная изоляция
Перечисленные формы репродуктивной изоляции возникают независимо друг от друга и могут сочетаться в любых комбинациях. Однако именно генетическую изоляцию считают одной из самых важных форм репродуктивной изоляции, так как остальные формы репродуктивной изоляции при видообразовании, в конечном итоге, ведут именно к возникновению независимости генофондов двух популяций. Возникновению репродуктивной изоляции часто способствует длительная географическая изоляция.
КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ
I.потенциальные партнеры не встречаются биотопическая изоляция (сравниваемые виды живут в разных местообитаниях)
сезонная изоляция ( сравниваемые виды размножаются в разные сроки)
II. потенциальные партнеры встречаются, но не спариваются поведенческая изоляция ( сравниваемые виды отличаются по окраске, брачным ритуалам, песне или запаху)
III. копуляция не приводит к осеменению механическая изоляция ( различное строение копулятивных органов у близкородственных видов)
IV. осеменение происходит, но яйца не оплодотворяются гибель гамет ( имуннологическая реакция на чужеродную сперму препятствует оплодотворению)
V.яйца оплодотворяются, но зародыш гибнет гибель зигот ( несовместимость геномов родительских видов приводит к нарушению эмбрионального развития)
VI. зародыш развивается нормально, но гибриды менее приспособлены к условиям существования, чем родительские виды
неполноценность гибридов ( у гибридов нарушаются эволюционно сложившиеся связи между генами родительских видов, при их размножении возникают сложности из-за необычности окраски и полового поведения)
VII.гибриды вполне жизнеспособны, но частично или полностью стерильны бесплодность гибридов различия в количестве и форме хромосом родительских видов приводит к затруднению или невозможности созревания половых клеток у гибридов
1. Изоляция, характеризующаяся различиями в размерах или форме половых органов или же в строении цветков.
2. Изоляция, ведущая к утрате способности особей разных популяций свободно скрещиваться друг с другом.
3. Гибрид ослицы с жеребцом.
4. Механизмы, действующие после образования зиготы, приводящие к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства.
5. Изоляция, характеризующая разным временем размножения или спаривания у животных или цветения у растений происходящее в разное время суток.
6. Изоляция, характеризующая разным поведением в период размножения, что приводит к отсутствию взаимной привлекательности самца и самки.
7. Механизмы, предшествующие образованию зиготы, создающие препятствия для спаривания особей, относящихся к разным популяциям.
8. Гибрид лошади и осла.
9. Изоляция, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные места обитания и поэтому не встречаются друг с другом.
Если мы рассматриваем эволюционные изменения, затрагивающие популяцию или особей вида, то этот процесс называется микроэволюцией. Она имеет две формы:
Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.
Стадии видообразования
1. Возникновение репродуктивной изоляции.
Экологическая изоляция проявляется в тех случаях, когда особи обитают на одной территории, но местообитания у них разные. Например, майские жуки из Москвы не смогут совокупиться с майскими жуками из Тулы. Будь они в одном городе/лесе – без проблем, однако расстояния между областями они преодолевать не будут.
Временна’я изоляция проявляется в несовпадении сроков размножения. Это могут быть как разные месяцы, так и разные часы.
Поведенческая изоляция проявляется в тех случаях, когда самец и самка не привлекают друг друга. У животных очень интересное половое поведение. Это и брачные танцы, и песни, и ухаживания, и подарки, и наряды. Первые два пункта особенно красивы и причудливы у птиц. У благородных оленей ценятся крупные ветвистые рога. А пингвины дарят идеально круглый камушек своей избраннице. Не менее интересно дела обстоят у пауков. Самки у них часто куда больше, чем самцы. Представительницы прекрасного пола вполне могут их съесть. Именно поэтому самцы приносят самке дары. Они заворачивают в паутину муху и приносят на свидание. Пока самка разворачивает «подарок» и лакомится им, самцы успевают ее оплодотворить. А если повезет, то еще и убежать целым и невредимым. Однако не всегда брачные ритуалы заканчиваются спариванием.
Механическая изоляция проявляется в случаях анатомического несочетания организмов. Например, если
Так как результатом репродуктивной изоляции является то, что особи не смогли скреститься, то обмена генетическим материалом не происходит. Это дает возможность возникновения генетической дивергенции. Например, в популяции возникают случайные изменения в генофонде при адаптации к условиям среды. Затем эти изменения, возникают репродуктивные механизмы изоляции, перечисленные выше. Так
2. Видообразование
Существует 2 пути видообразования: аллопатрическое видообразование и симпатрическое видообразование.
Аллопатрическое видообразование происходит как следствие географической изоляции. Например, популяция животных жила в горной местности, произошел обвал. Две части популяции оказались по разные стороны от завала. Если рассматривать 2 части популяции, то между ними возникла репродуктивная изоляция. Однако внутри своей группы они скрещиваться могут. Кроме того, не забываем о случайных мутациях. Так возникает новый вид по этому пути.
Симпатрическое видообразование проявляется при действии экологических факторов. Например, предполагают, что 5 видов синиц образовалось из-за того, что одни птицы добывали более мелких насекомых, а другие — более крупных. Одни предпочитали искать их в древесных стеблях, а другие – в стеблях трав, а третьи – поедать
Задание EB2018D Проанализируйте таблицу «Пути эволюции». Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и понятия, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин или соответствующее понятие из предложенного списка.
Характеристика
Примеры признаков у организмов
Ароморфоз
___________(Б)
Появление головного мозга у рыб
__________(А)
Упрощение уровня организации, утрата отдельных органов
Утрата пищеварительной системы у ленточных червей
Идиоадаптация
Частные приспособления к условиям среды
Список терминов и понятий:
Упрощение уровня организации, утрата отдельных органов – общая дегенерация, 2).
Ароморфоз — крупные изменения в строении, повышение уровня организации,4).
Идиодаптации — отсутствие конечностей у змей, т.к утрата органов не приводит к снижению уровня организации, а также к паразитическому или малоподвижному образу жизни, 5).
Задание EB1619t Установите соответствие между признаками макроэволюции и микроэволюции: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ПРИЗНАКИ
ТИП ЭВОЛЮЦИИ
А) перестройка структуры популяций
Б) на процесс влияют дегенерации
В) эволюция в пределах вида
Г) важную роль играют популяционные волны
Д) формирование надвидовых групп
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
На уровне до вида происходит микроэволюция, а выше вида — макроэволюция. Значит, А), В) и Г) — 2; Д) — 1.
Ароморфозы и дегенерации – крупные изменения, влияющие на положение вида в системе, поэтому это макроэволюция.
(1) Среди плоских и круглых червей достаточно много паразитов. (2) У паразитических круглых червей (аскарид) в процессе эволюции сформировались плотные покровы, которые позволяют им выжить при воздействии пищеварительных соков хозяина. (3 ) У паразитических плоских червей – бычьего и свиного цепней – во взрослом состоянии выделяются вещества, препятствующие их перевариванию в кишечнике хозяина. (4) Эти черви утратили пищеварительную систему. (5) На головке бычьего цепня сформировались четыре присоски, а у свиного цепня, кроме присосок, имеются крючочки. (6) В связи с паразитизмом червей их нервная система и органы чувств редуцировались.
Идиоадаптация — эволюционный процесс, приводящий к повышению приспособленности организмов к разным условиям обитания и существенно не отражающийся на общем уровне организации. То есть, организмы не поднимаются за счет этих изменений по эволюционной лестнице, это лишь приспособления.
Примечание В пункте 3) вернее указывать в плодах, которые имеют разные приспособления к расселению (распространению). Например, крылатки клена; яркий околоплодник вишни и т.д.
Задание EB20858 Проанализируйте таблицу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, примеры, приведенные в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
Направление эволюции
Путь эволюции
Пример
А
общая дегенерация
отсутствие органов пищеварения у плоских червей
биологический прогресс
Б
появление цветка и плода
биологический прогресс
идиоадаптация
В
СПИСОК ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ:
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Общая дегенерация тоже относится к биологическому прогрессу. Это не биологический регресс, потому что плоские черви прекрасно живут и существуют как тип. Если бы это был биологический регресс, то плоские черви бы вымерли. 1)
Появление цветка и плода- яркий пример ароморфоза. 4)
Наличие перепончатых конечностей у водоплавающих птиц — пример идиоадаптации. Это не теплокровность, теплокровность — ароморфоз. 2)
Для начала, представим себе одноклеточное зеленое растение. Первым ароморфозом будет фотосинтез.
Потом — вегетативные органы.
Теперь выбор между тем, что произошло раньше: образование семян или возникновение цветка и плода. Ответ будет семена, так как они есть еще и голосеменных растений, у которых не было ни цветка, ни плода, соответственно.
Появление тканей точно до хорды. У тех же кишечнополостных нет хорды, но есть эктодерма и энтодерма.
Таким образом, первый пункт — возникновение полового размножения. Следует вспомнить, что к нему способны даже некоторые одноклеточные. А ткань — группа клеток, так что половое размножение появилось раньше, чем возникли ткани.
Раз эволюция хордовых, то образование хорды будет первым ароморфозом.
Очевидно, что возникновение четырехкамерного сердца будет последним ароморфозом.
Что же возникло раньше: легкие или головной и спинной мозг? Конечно, головной и спинной мозг. Нужно вспомнить, что по уровням организации вначале идут рыбы, а потом уже земноводные, у который и появились легкие.
Задание EB22964 Установите соответствие между характеристиками и способами видообразования: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКА
СПОСОБ
А. разделение ареала исходного вида
Б. различные пищевые специализации
в популяциях исходного вида
В. освоение популяциями новых территорий
Г. стабильность и неразрывность исходного
Д. различные сроки размножения в
популяциях исходного вида
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Непреодолимые преграды — географический способ видообразования. 2)
Пищевые специализации — экологический. 1)
Новые территории – географический. 2)
Стабильность и неразрывность исходного ареала — экологический. 1)
Задание EB21563 Установите соответствие между характеристиками и путями достижения биологического прогресса: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПУТИ ДОСТИЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
А) частные приспособления к условиям жизни
Б) возникновение классов животных
B) образование родов внутри семейств
Г) повышение уровня организации организмов
Д) возникновение отделов растений
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Образование родов внутри семейств — идиоадаптация. 2)
Повышение уровня организации организмов — ароморфоз. 1)
Задание EB10637 Установите соответствие между видами организмов и направлениями эволюции, по которым в настоящее время происходит их развитие.
ВИД ОРГАНИЗМА
НАПРАВЛЕНИЕ ЭВОЛЮЦИИ
В) уссурийский тигр
Д) лошадь Пржевальского
Е) одуванчик обыкновенный
1) биологический прогресс
2) биологический регресс
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Конечно, никто из абитуриентов не должен знать красную книгу наизусть и интересоваться статусом животных, поэтому это задание делается по принципу: постоянно вижу это на улице, видел(а) только в зоопарке, на картинке и тд.
Задание EB12119 Установите соответствие между эволюционными изменениями и главными направлениями эволюционного процесса.
ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ
A) возникновение семени у растений
Б) возникновение четырёхкамерного сердца хордовых
B) выживаемость бактерий в вечной мерзлоте
Г) утрата пищеварительной системы у цепней
Д) приспособленность растений к опылению ветром
Е) появление копыт у лошадей
3) общая дегенерация
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов. Ароморфоз — это расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности.
Дегенерация — процесс резкого упрощения организации, связанного с исчезновением органов и функций, а также целых систем органов.
Возникновение четырехкамерного сердца у хордовых — ароморфоз. 1)
Приспособление к ветроопылению — идиоадаптация. 2)
Микроэволюция — это распространение в популяции малых изменений в частотах аллелей на протяжении нескольких поколений; эволюционные изменения на внутривидовом уровне.
Плод (в ботанике)- конечный этап развития цветка, видоизменённого в процессе двойного оплодотворения; генеративный орган покрытосеменных растений, который служит для формирования, защиты и распространения заключённых в нём семян.
Форма клюва птиц может варьироваться в зависимости от того, где они добывают пищу. Если нужно разбить плод или кору, то клюв должен быть массивным, если нужно вытащить личинку из трещины в стволе, то клюв удобнее уметь тонкий.
Изучением идиоадаптаций вьюрков на Галапагосском архипелаге занимался Чарльз Дарвин.
Четырехкамерное сердце — ароморфоз птиц и млекопитающих.
