Specjacja i gatunek jako pula genowa
Biologia
Zestaw wyjaśnia, czym jest gatunek ujmowany jako pula genowa oraz jak powstają nowe gatunki. Znajdziesz tu definicje, znaczenie izolacji rozrodczej, rolę zmienności i doboru naturalnego oraz pytania pomagające przygotować się do sprawdzianu lub matury.
1.Gatunek biologiczny
Zespół populacji, których osobniki mogą się ze sobą krzyżować w warunkach naturalnych i wydawać płodne potomstwo, a jednocześnie są rozrodczo izolowane od innych takich zespołów.
2.Pula genowa
Zbiór wszystkich genów i ich alleli występujących u osobników danej populacji lub gatunku. Zmiany w puli genowej zachodzą m.in. wskutek mutacji, rekombinacji, doboru naturalnego i izolacji.
3.Populacja
Grupa osobników jednego gatunku żyjących na określonym obszarze i w tym samym czasie, mogących się między sobą rozmnażać. To właśnie populacja jest podstawową jednostką, w której zmienia się pula genowa.
4.Specjacja
Proces powstawania nowych gatunków. Dochodzi do niej wtedy, gdy między populacjami narastają różnice genetyczne, a przepływ genów zostaje ograniczony lub zanika, co prowadzi do izolacji rozrodczej.
5.Izolacja rozrodcza
Brak możliwości swobodnego krzyżowania się dwóch populacji lub wydawania płodnego potomstwa. To bezpośrednia przyczyna oddzielania się pul genowych i warunek utrwalenia nowego gatunku.
6.Przepływ genów
Przenoszenie alleli między populacjami dzięki rozmnażaniu i migracjom osobników. Duży przepływ genów zmniejsza różnice między populacjami, a jego ograniczenie sprzyja specjacji.
7.Zmienność genetyczna
Zróżnicowanie materiału genetycznego między osobnikami. Jest niezbędna dla ewolucji i specjacji, ponieważ dostarcza cech, na które może działać dobór naturalny.
8.Mutacja
Trwała zmiana w materiale genetycznym. Mutacje są jednym ze źródeł nowych alleli, a więc zwiększają zmienność genetyczną populacji i mogą pośrednio uczestniczyć w procesie specjacji.
9.Rekombinacja genetyczna
Powstawanie nowych układów alleli w wyniku rozmnażania płciowego. Zwiększa różnorodność genetyczną potomstwa, co ułatwia przystosowanie populacji do zmiennych warunków środowiska.
10.Dobór naturalny
Proces, w którym osobniki lepiej przystosowane do danych warunków częściej przeżywają i wydają potomstwo. Może prowadzić do narastania różnic między izolowanymi populacjami.
11.Bariery geograficzne
Przeszkody fizyczne, takie jak góry, morza czy pustynie, które ograniczają kontakt między populacjami. Mogą zmniejszać przepływ genów i sprzyjać rozpoczęciu specjacji.
12.Izolacja ekologiczna
Rodzaj izolacji wynikający z zajmowania różnych siedlisk lub nisz ekologicznych przez populacje tego samego gatunku. Ogranicza kontakty rozrodcze mimo bliskości przestrzennej.
13.Izolacja behawioralna
Izolacja związana z różnicami w zachowaniach godowych, takich jak śpiew, taniec czy wydzielanie substancji zapachowych. Utrudnia rozpoznanie partnera z tej samej grupy rozrodczej.
14.Izolacja czasowa
Izolacja polegająca na tym, że populacje rozmnażają się w innym czasie, na przykład w różnych porach roku lub dnia. Ogranicza to możliwość krzyżowania się osobników.
15.Gatunek potomny
Nowo powstały gatunek, który wyodrębnił się z populacji gatunku wyjściowego po nagromadzeniu różnic i utrwaleniu izolacji rozrodczej.
16.Nisza ekologiczna
Zespół wymagań i rola organizmu w ekosystemie, obejmujące m.in. warunki życia, sposób zdobywania pokarmu i relacje z innymi organizmami. Różnicowanie nisz może sprzyjać rozdzielaniu populacji.
Notatka
Gatunek w ujęciu biologicznym
W biologii gatunek nie jest rozumiany wyłącznie jako grupa organizmów podobnych z wyglądu. Najważniejsze jest to, że osobniki należące do jednego gatunku mogą się ze sobą krzyżować w warunkach naturalnych i wydawać płodne potomstwo. Równocześnie są one oddzielone od innych gatunków przez izolację rozrodczą.
Takie ujęcie pokazuje, że gatunek można traktować jako wspólnotę wymiany genów. Osobniki jednego gatunku nie muszą żyć w tym samym miejscu ani wyglądać identycznie, ale należą do tej samej puli rozrodczej. Dlatego pojęcie gatunku jest ściśle związane z genetyką i ewolucją, a nie tylko z podobieństwem budowy.
Ważne
O przynależności do gatunku nie rozstrzyga samo podobieństwo wyglądu, lecz możliwość krzyżowania się i wydawania płodnego potomstwa.
Gatunek jako pula genowa
Pula genowa to zbiór wszystkich genów i alleli występujących w danej populacji albo w całym gatunku. W praktyce zmiany ewolucyjne zachodzą przede wszystkim na poziomie populacji, bo to w niej osobniki rzeczywiście się kojarzą i przekazują allele następnym pokoleniom.
Na pulę genową wpływają różne procesy. Mutacje dostarczają nowych alleli, a rekombinacja genetyczna tworzy nowe ich układy u potomstwa. Znaczenie ma także przepływ genów, czyli przenoszenie alleli między populacjami dzięki rozmnażaniu i migracjom. Jeśli przepływ genów jest duży, populacje pozostają do siebie podobne. Gdy zostaje ograniczony, ich pule genowe zaczynają się różnicować.
Z punktu widzenia ewolucji gatunek można więc rozumieć jako względnie wspólną pulę genową, utrzymywaną przez możliwość swobodnego kojarzenia się osobników. Gdy ta wspólnota alleli się rozpada, może rozpocząć się proces powstawania nowego gatunku.
Na czym polega specjacja
Specjacja to proces powstawania nowych gatunków. Nie jest to nagła zmiana u pojedynczego organizmu, lecz długotrwałe różnicowanie się populacji. Aby doszło do specjacji, musi zostać ograniczony lub przerwany przepływ genów między populacjami. Wtedy każda z nich zaczyna ewoluować coraz bardziej niezależnie.
Na narastanie różnic wpływa zmienność genetyczna, która stanowi materiał dla ewolucji. Działają na nią czynniki takie jak mutacje i rekombinacja, a także dobór naturalny. Jeśli populacje żyją w odmiennych warunkach, dobór może utrwalać inne cechy w każdej z nich. Z czasem różnice stają się tak duże, że dochodzi do izolacji rozrodczej.
Końcowym skutkiem specjacji jest powstanie gatunku potomnego, którego osobniki nie mogą już swobodnie wymieniać genów z populacją wyjściową.
Zapamiętaj
Warunkiem utrwalenia nowego gatunku jest izolacja rozrodcza, bo bez niej odrębna pula genowa nie może się utrzymać.
Rodzaje izolacji sprzyjające specjacji
Izolacja może mieć różne przyczyny. Bariery geograficzne to przeszkody fizyczne, na przykład morze, góry albo pustynia, które utrudniają kontakt osobników należących wcześniej do jednej populacji. Taki podział ogranicza krzyżowanie się i osłabia wspólną pulę genową.
Ważna jest też izolacja ekologiczna, gdy populacje zajmują różne siedliska albo odmienne nisze ekologiczne. Mogą żyć blisko siebie, ale korzystać z innych zasobów i rzadko się spotykać w okresie rozrodu. Z kolei izolacja czasowa polega na rozmnażaniu się w innych porach, a izolacja behawioralna wynika z odmiennych zachowań godowych.
Wszystkie te mechanizmy mają wspólny skutek: zmniejszają liczbę krzyżowań między populacjami i ograniczają wymianę alleli. To właśnie dzięki temu mogą narastać różnice genetyczne prowadzące do wyodrębnienia nowego gatunku.
Przykład
Dwie populacje ptaków mogą żyć na tym samym obszarze, ale jeśli jedna przystępuje do rozrodu wiosną, a druga latem, działa między nimi izolacja czasowa.
Rola doboru naturalnego i znaczenie na maturze
Dobór naturalny nie tworzy nowych alleli, ale wpływa na to, które z istniejących cech będą częściej przekazywane potomstwu. Jeśli dwie populacje żyją w innych warunkach środowiska, dobór może faworyzować różne cechy w każdej z nich. W ten sposób ich pule genowe stopniowo się rozchodzą.
W zadaniach szkolnych i maturalnych często trzeba odróżnić pojęcia: gatunek, populacja, pula genowa i specjacja. Trzeba też umieć wyjaśnić, dlaczego ograniczenie przepływu genów sprzyja powstawaniu nowych gatunków. Typowe polecenie polega na rozpoznaniu rodzaju izolacji albo na uzasadnieniu, że brak możliwości wydania płodnego potomstwa świadczy o odrębności gatunkowej.
Warto pamiętać, że podobieństwo budowy nie zawsze oznacza przynależność do jednego gatunku. W biologii ewolucyjnej ważniejsze jest to, czy istnieje wspólna wymiana genów i czy populacje należą do tej samej puli rozrodczej.
Quizy w tym zestawie
18 pytań w 2 etapach — odblokujesz je po dodaniu zestawu