隔离与物种形成
隔離と種分化
物种形成的关键是生殖隔离。典型路线:地理隔离 → 各群体因突变、自然选择、遗传漂变而分化 → 生殖隔离 → 新种(异域物种形成)。植物还可以通过倍数化,在不经地理隔离的情况下一代之内形成新种。
马和驴交配能生出骡子,骡子却几乎不能生育,所以马和驴虽然能杂交,仍是两个物种。一个物种怎样一分为二?关键是两个群体之间的基因交流被切断,并最终形成即使相遇也不能留下可育后代的「生殖隔离」。
为什么是这样
生物学上的种(種),一般指在自然状态下能相互交配、并产生有生殖能力后代的个体群。新种形成的过程叫物种形成(種分化)。核心在于两个群体不再交换基因:只要基因还在流动,突变、漂变、选择造成的差异就会被混合抹平。
最常见的是异域物种形成(異所的種分化)。山脉隆起、海峡形成或迁到岛屿,使群体在地理上分开(地理的隔離)。分开的群体各自积累不同的突变,在不同环境中受到不同的自然选择,也各自发生遗传漂变,差异越来越大。当它们即使再相遇也无法交配、或杂种不育时,就形成了生殖隔离(生殖的隔離),新种由此确立。加拉帕戈斯群岛的达尔文雀由共同祖先分化出喙形各异的多个种,是适应辐射(適応放散)的代表。
生殖隔离有多种形式:繁殖时期不同、求偶行为不同、生殖器官结构不合、配子不能受精,以及杂种不能存活或不育。也有不经地理隔离的同域物种形成(同所的種分化),植物中常见的是倍数化:染色体组成倍增加的个体与原群体杂交,后代不育,一代之内就与原群体隔离。
定量表达
用染色体数看杂种为什么不育:马 2n=64,驴 2n=62,骡子得到 32 + 31 = 63 条染色体。来自双方的染色体不能一一配对,减数分裂无法正常进行,所以骡子几乎不能产生正常的配子。
倍数化:二倍体(2n)的配子为 n。若形成了 2n 的配子并结合,就得到四倍体(4n)。4n 与 2n 杂交,后代为 3n:减数分裂时同源染色体三条一组,无法平均分配,所以 3n 几乎不育,无籽西瓜就利用了这一点。四倍体之间交配可育,因此四倍体与原来的二倍体之间已形成生殖隔离。普通小麦(パンコムギ)2n=42,是三种祖先的染色体组(每组 7 条)组合成的六倍体,是异种杂交后倍数化形成新种的例子。
- 例题
- 容易错在哪里
- 自测
- 小结
- 日文术语