Nimeni nu va nega că realitatea din jurul nostru este armonioasă și perfectă. Nu contează în ce sau în cine crede o persoană, dar în jurul său vede nu numai frumusețe și diversitate, ci și o ordine armonioasă în care nu există loc pentru haos. În lumea ființelor vii se manifestă oportunitatea deosebit de clară. Tot ceea ce este slab, urât, incapabil de a reproduce urmași sănătoși este măturat de acțiunea factorilor evolutivi, în primul rând selecția naturală. Nu ultimul rol este jucat de un proces biologic precum izolarea reproductivă.
Acest lucru, precum și alte forme de mecanisme de apărare care păzesc fondul genetic al comunităților de plante, animale și oameni, vom lua în considerare în această lucrare.
Transmiterea caracteristicilor ereditare este principala proprietate a materiei vii
Reproducția este cel mai important proces, datorită căruia însăși existența fenomenului vieții este posibilăpe pământ. Indiferent de nivelul de organizare al acesteia, de la protozoare la mamifere, fertilizarea (la plante – polenizare), care duce la apariția descendenților viabili, fertili, are loc numai între indivizi aparținând unei populații din aceeași specie biologică. Evident, există mecanisme naturale de izolare care controlează copularea sau polenizarea.
Desigur, nu este exclusă posibilitatea unor cazuri de încrucișare interspecifică. Ele apar atât în condiții naturale, cât și sunt efectuate artificial - de către om, dar duc întotdeauna la apariția fie a urmașilor cu viabilitate slăbită, fie a hibrizilor sterili. Este suficient să amintim catârii sterili - descendenții obținuți din încrucișarea unui măgar cu o iapă. După cum puteți vedea, aici lucrează anumite forțe, care pot fi considerate anumite tipuri de mecanisme de izolare. Să le definim mai detaliat.
Clasificarea proceselor care conduc la stabilitatea fondului genetic al populațiilor
În doctrina evoluționistă, care este un produs al muncii științifice comune a unor oameni de știință natural precum Ch. Darwin, A. N. Severtsov, G. Spencer, consideră următoarele fenomene larg răspândite care contribuie la stabilitatea existenței speciilor biologice: aceasta este izolarea geografică, reproductivă și ecologică. Secțiunea de biologie - genetica populației, este angajată în studiul modificărilor care apar în fondul genetic al comunităților de organisme vii. Acestea sunt rezultatul unor factori precum valurile vieții și deriva genetică.
Ramura de biologie de mai sus stabilește rolul factorilor de protecție care vizează păstrarea conservatorismului cariotipurilor indivizilor dintr-o populație și prevenirea încrucișărilor între populații. În continuare, vom afla ce mecanisme de izolare sunt numite ecologice și care este semnificația lor în menținerea compoziției neschimbate a genelor într-o populație.
Rolul condițiilor de mediu în conservarea fondului genetic al comunităților de organisme vii
Ca urmare a filogenezei - dezvoltarea istorică a unei specii, indivizii ei formează populații care trăiesc în limitele unui anumit teritoriu, numit gamă. Organismele vegetale și animale interacționează cu factorii de mediu, precum și cu comunitățile altor specii care trăiesc pe un anumit teritoriu, adică ocupă o anumită nișă ecologică. Pentru a reduce severitatea concurenței dintre populațiile aceleiași specii, există anumite mecanisme de izolare care asigură, de exemplu, că cerințele ambelor grupuri în ceea ce privește tipul de hrană diferă. Astfel, gândacul de mazăre formează două comunități de insecte: una se hrănește cu semințe de mazăre, ceal altă cu fasole.
În perioada de reproducere, datorită faptului că culturile de furaje cresc în zone diferite, organismele celor două populații nu se încrucișează.
Momentul de reproducere și importanța acestora în asigurarea stabilității genetice a populației
La factorii care împiedică în mod semnificativ, sau chiar împiedică complet polenizarea sau copularea între organisme ale aceleiași sistematicecategorie, putem include mecanisme de izolare care controlează timpul de reproducere a indivizilor. De exemplu, înflorirea pajiștii de iarbă albastră, care crește în gurile râurilor, este corelată cu momentul sfârșitului viiturii de primăvară. Plantele care trăiesc direct pe mal și în timpul perioadei de inundație pentru o lungă perioadă de timp sub apă, înfloresc mai târziu decât acei indivizi care au fost sub influența inundației pentru o perioadă scurtă de timp, sau nu au fost inundați deloc. Din motive evidente, nu există panmixie (polenizare încrucișată) între plantele care trăiesc în diferite părți ale pajiștii, deoarece polenul lor se coace în momente diferite. Ca urmare, se formează mai multe populații de pajiste de iarbă de luncă, care diferă în ceea ce privește reproducerea.
Rolul evolutiv al izolării
Genetica populației a stabilit faptul că imposibilitatea procesului de schimb de gene între organisme de diferite rase sau comunități duce la faptul că apar tipuri complet diferite de mutații în genotipurile indivizilor, iar frecvența de apariție a se modifică și alelele dominante și recesive. Acest lucru duce la faptul că grupurile de gene ale populațiilor sunt din ce în ce mai diferite unele de altele. Această discrepanță va viza, în primul rând, forme de adaptare la factorii de mediu abiotici. De ce depinde?
Acțiune complexă a diferitelor tipuri de izolație
Se bazează pe mecanisme de izolare ecologică și reproductivă interconectate. Biologia, în special, secțiunea sa - teoria evoluției, dezvăluie influența lor asupra manifestării unui astfel de proces global precum divergența, adicădivergența semnelor și proprietăților organismelor. Ea stă la baza microevoluției, un proces care duce la formarea primei subspecii și apoi a unor noi specii biologice în natură.
Cum are loc izolarea geografică
Atât în botanică, cât și în zoologie, oamenii de știință acordă o atenție deosebită factorului care reduce probabilitatea de încrucișare liberă între indivizii aceleiași specii la aproape zero. Se numește izolare geografică. S-a dovedit că o schimbare bruscă a terenului este însoțită în mod necesar de apariția obstacolelor care duc la diferențe cardinale ale organismelor.
Se referă, în primul rând, la momentul maturizării gameților, momentul copulării sau al polenizării. Toți acești factori pot fi combinați sub un singur termen - izolarea reproductivă. Care sunt consecințele asupra existenței populației la care o duce?
Discrepanțe
Oamenii de știință au descoperit că populațiile de organisme cu genom similari inițial dobândesc trăsături din ce în ce mai divergente în timp, datorită dispariției atât a unei singure surse de hrană, cât și a posibilității de încrucișare liberă. Barierele fizice de netrecut sub formă de rupturi continentale, ridicarea lanțurilor muntoase și revărsările râurilor izolează comunitățile de indivizi unul de celăl alt. Acesta este modul în care se dezvoltă natura. Exemplele de mai jos ilustrează izolarea geografică ca un mecanism important pentru speciație. Astfel, grupurile de mamifere marsupiale din Australia, după separarea acesteia de vechiul continent Gondwana, au semnificativdiferențe anatomice și fiziologice față de speciile de animale moderne europene care au apărut după Marea Glaciație.
Ch. Darwin despre mecanismele speciației
Creatorul de renume mondial al teoriei selecției naturale, naturalistul englez Charles Darwin, a identificat forțele motrice ale evoluției, ducând la apariția de noi clase, ordine și familii de organisme vii. Tot în scrierile sale, omul de știință a descris mecanismele de izolare geografică și de mediu. El a tras exemple ale manifestării lor din observațiile făcute în timpul celebrei sale călătorii în jurul lumii. Darwin a văzut și a desenat diferite tipuri de cinteze care trăiesc în Insulele Galapagos. Păsările aveau diferențe cardinale în ceea ce privește forma ciocului, dimensiunea corpului și mâncau diferite alimente.
Când încrucișarea dintre indivizi a pierdut complet capacitatea de a forma descendenți fertili. Potrivit cercetătorului, distanțele mari dintre insule și diferențele de flora și fauna lor au dus la formarea mai multor subspecii, care apoi s-au transformat în specii independente. Am luat în considerare încă o direcție de evoluție, care duce la formarea de noi specii biologice, de-a lungul cărora toată natura vie merge înainte. Exemplele pe care le-am luat în considerare mai sus demonstrează rolul important al mecanismelor spațiale care împiedică probabilitatea încrucișărilor între organisme ale diferitelor populații, ceea ce duce în cele din urmă la apariția de noi unități sistematice.
