Ізалявальныя механізмы ў біялогіі. Віды ізалявальных механізмаў, прыклады

Ніхто не стане адмаўляць, што навакольнае нас рэальнасць гарманічная і дасканалая. Не важна, у што ці ў каго верыць чалавек, але вакол сябе ён бачыць не толькі прыгажосць і разнастайнасць, але і стройны парадак, у якім няма месца хаосу. Асабліва ясна выразная мэтазгоднасць праяўляецца ў свеце жывых істот. Усе слабое, пачварнае, ня здольнае да прайгравання здаровага патомства адкідаем дзеяннем фактараў эвалюцыі, перш за ўсё, натуральным адборам. Не апошнюю ролю ў ім гуляе і такі біялагічны працэс, як рэпрадуктыўная ізаляцыя.

Гэтую, а таксама іншыя формы ахоўных механізмаў, якія стаяць на варце генафонду супольнасцяў раслін, жывёл і чалавека, мы і разгледзім у дадзенай працы.

Перадача спадчынных прыкмет - галоўная ўласцівасць жывой матэрыі

Размнажэнне - найважнейшы працэс, дзякуючы якому магчыма само існаванне феномена жыцця на Зямлі. Незалежна ад узроўню яе арганізацыі, пачынаючы ад найпростых і заканчваючы сысунамі, апладненне (у раслін - апыленне), якое прыводзіць да з'яўлення жыццяздольнага, фертыльнага нашчадкаў, адбываецца толькі паміж асобінамі, якія адносяцца да папуляцыі аднаго і таго ж біялагічнага выгляду. Відавочна, што існуюць прыродныя ізалявальныя механізмы, якія кантралююць копуляцию або апыленне.

Вядома ж, не выключана і магчымасць выпадкаў міжвідавай скрыжавання. Яны адбываюцца як у натуральных умовах, так і праводзяцца штучна - чалавекам, але заўсёды прыводзяць да з'яўлення альбо нашчадкаў з саслабленай жыццяздольнасцю, альбо стэрыльных гібрыдаў. Дастаткова ўспомніць бясплённых мулаў - нашчадкаў, атрыманых ад скрыжавання асла і кабылы. Як бачым, тут дзейнічаюць пэўныя сілы, якія можна разглядаць, як нейкія віды ізалявальных механізмаў. Вызначым іх падрабязней.

Класіфікацыя працэсаў, якія прыводзяць да стабільнасці генафонду папуляцый

У эвалюцыйным вучэнні, якое з'яўляецца прадуктам сумеснай навуковай працы такіх даследчыкаў прыроды, як Ч. Дарвін, А.М. Северцов, Г. Спенсер, разглядаюцца наступныя, шырока распаўсюджаныя з'явы, якія спрыяюць стабільнасці існавання біялагічных відаў: гэта геаграфічная, рэпрадуктыўная і экалагічная ізаляцыя. Раздзел біялогіі - папуляцыйная генетыка, занятая вывучэннем зменаў, якія адбываюцца ў генафондзе супольнасцяў жывых арганізмаў. Яны з'яўляюцца следствам дзеяння такіх фактараў, як хвалі жыцця і дрэйф генаў.

Вышэйназваная галіна біялогіі ўстанаўлівае ролю ахоўных фактараў, накіраваных на захаванне кансерватыўнасці карыатыпе асобін папуляцыі і прадухіленне межпопуляционных скрыжаванняў. Далей мы высветлім, якія ж ізалявальныя механізмы называюць экалагічнымі, і якое іх значэнне ў падтрыманні нязменнага складу генаў у папуляцыі.

Ролю умоў навакольнага асяроддзя ў захаванні генафонду супольнасцяў жывых арганізмаў

У выніку філагенезу - гістарычнага развіцця віду, яго асобіны, фармуюць папуляцыі, якія насяляюць у межах пэўнай тэрыторыі, званай арэалам. Раслінныя і жывёлы арганізмы ўзаемадзейнічаюць з фактарамі навакольнага асяроддзя, а таксама з супольнасцямі іншых відаў, якія жывуць на дадзенай тэрыторыі, то ёсць займаюць пэўную экалагічную нішу. Каб знізіць вастрыню канкурэнцыі паміж папуляцыямі аднаго і таго ж біялагічнага выгляду, існуюць пэўныя ізалявальныя механізмы, якія забяспечваюць, напрыклад, разыходжанне патрабаванняў абедзвюх груп датычна віду ежы. Так, жук Гарохава зерновка фармуе два супольнасці насякомых: адно сілкуецца насеннем гароху, іншае - фасолі.

У рэпрадуктыўны перыяд, з прычыны таго, што кармавыя культуры растуць у розных зонах, арганізмы двух папуляцый паміж сабой не скрыжоўваюцца.

Тэрміны размнажэння і іх значэнне ў забеспячэнні генетычнай стабільнасці папуляцыі

Да фактараў, істотна абцяжарваюць, ці нават цалкам перарывала апыленне або копуляцию паміж арганізмамі адной сістэматычнай катэгорыі, можна аднесці ізалявальныя механізмы, якія кантралююць тэрміны рэпрадукцыі асобін. Напрыклад, красаванне Мятлікаў лугавога, які расце ў вусцях рэк, коррелятивно звязана з часам спынення вясновай паводкі. Расліны, якія жывуць непасрэдна на беразе, і ў перыяд паводкі доўга знаходзяцца пад вадой, квітнеюць пазней тых асобін, якія знаходзіліся пад уплывам паводкі кароткатэрмінова, або, наогул не падпальваюць. Па зразумелых прычынах панмиксия (перакрыжаванае апыленне) паміж раслінамі, якія жывуць у розных месцах лугі, адсутнічае, так як паспяванне пылка ў іх адбываецца ў розны час. У выніку ўтвараюцца некалькі папуляцый Мятлікаў лугавога, якія адрозніваюцца тэрмінамі размнажэння.

Эвалюцыйная ролю ізаляцыі

Папуляцыйная генетыка ўстанавіла той факт, што немагчымасць працэсу абмену генамі паміж арганізмамі розных рас ці супольнасцяў прыводзіць да таго, што ў генатып асобін адбываюцца зусім розныя тыпы мутацый, а таксама змяняецца частата встречаемості як дамінантных, так і рецессивных алеляў. Гэта прыводзіць да таго, што генафонд папуляцый ўсё больш адрозніваюцца паміж сабой. Такое разыходжанне будзе тычыцца, перш за ўсё, формаў адаптацыі да абіятычнымі фактараў асяроддзя. Ад чаго ж яно залежыць?

Комплекснае дзеянне розных відаў ізаляцыі

У яго аснове ляжаць ўзаемазвязаныя паміж сабой экалагічныя і рэпрадуктыўныя ізалявальныя механізмы. Біялогія, у прыватнасці, яе раздзел - тэорыя эвалюцыі, выяўляе іх уплыў на праява такога глабальнага працэсу, як дывергенцыя, то ёсць разыходжанне прыкмет і ўласцівасцяў арганізмаў. Яна ляжыць у аснове микроэволюции - працэсу, які прыводзіць да адукацыі спачатку падвідаў, а затым, і новых біялагічных відаў у прыродзе.

Як ўзнікае геаграфічная ізаляцыя

Як у батаніцы, так і ў заалогіі, навукоўцы надаюць сур'ёзную ўвагу фактары, якія зніжаюць практычна да нуля верагоднасць вольнага скрыжавання паміж асобінамі аднаго выгляду. Ён атрымаў назву геаграфічнай ізаляцыі. Аказалася, што рэзкае змяненне рэльефу мясцовасці абавязкова суправаджаецца з'яўленнем перашкод, якія прыводзяць да ўзнікнення ў арганізмаў кардынальных адрозненняў.

Яны датычацца, перш за ўсё, тэрмінаў паспявання гамет, часу копуляции або апылення. Усе названыя фактары можна аб'яднаць адным тэрмінам - рэпрадуктыўная ізаляцыя. Да якіх жа наступстваў для існавання папуляцыі яна прыводзіць?

разыходжанне прыкмет

Навукоўцы ўсталявалі, што папуляцыі арганізмаў, якія маюць першапачаткова падобныя генома, з цягам часу набываюць усё вялікія дивергентные рысы з прычыны знікнення, як адзінай кармавой базы, так і магчымасці свабоднага скрыжавання. Непераадольныя фізічныя бар'еры ў выглядзе разломаў мацерыкоў, ўзняцця горных хрыбтоў, разліваў рэк ізалююць супольнасці асобін адзін ад аднаго. Менавіта такім шляхам развіваецца жывая прырода. Прыклады, прыведзеныя далей, ілюструюць геаграфічную ізаляцыю, як важны механізм відаўтварэння. Так, групы сумчатых млекакормячых Аўстраліі пасля аддзялення яе ад старажытнага мацерыка Гондваны, маюць значныя анатамічныя і фізіялагічныя адрозненні ад сучасных еўрапейскіх відаў жывёл, якія ўзніклі пасля Вялікага абляднення.

Ч. Дарвін пра механізмы відаўтварэння

Сусветна вядомы стваральнік тэорыі натуральнага адбору, англійская прыродазнавец Чарльз Дарвін, вызначыў рухаючыя сілы эвалюцыі, якая прыводзіць да з'яўлення новых класаў, атрадаў і сямействаў жывых арганізмаў. Таксама ў сваіх працах вучоны апісаў геаграфічныя і экалагічныя ізалявальныя механізмы. Прыклады іх праявы ён запазычыў з назіранняў, праведзеных падчас свайго знакамітага кругасветнага падарожжа. Дарвін убачыў і замаляваў розныя віды вьюрков, якія жывуць на Галапагоскія астравах. Птушкі мелі кардынальныя адрозненні ў форме дзюбы, памерах тулава, сілкаваліся рознай ежай.

Пры скрыжаванні паміж сабой асобіны цалкам страцілі здольнасць да фарміравання фертыльнага нашчадкаў. Як лічыў даследчык, вялікія адлегласці паміж выспамі і адрозненні іх флоры і фауны прывялі да адукацыі некалькіх падвідаў, затым пераўтвораных у самастойныя віды. Мы разгледзелі яшчэ адзін напрамак эвалюцыі, якое прыводзіць да адукацыі новых біялагічных відаў, па якім прасоўваецца ўся цяпер існая жывая прырода. Прыклады, разгледжаныя намі вышэй, даказваюць важную ролю прасторавых механізмаў, прадухіляюць верагоднасць скрыжаванняў паміж арганізмамі розных папуляцый, што ў канчатковым выніку, прыводзіць да з'яўлення новых сістэматычных адзінак.