Образуются новые виды. Видообразование. Два основных пути видообразования

03.11.2019

Образование новых видов в природе является завершающим этапом микроэволюции. Под влиянием эволюционных факторов при ведущей роли естественного отбора идет процесс превращения генетически открытых внутривидовых популяций в генетически устойчивые видовые системы. Между особями разных популяций внутри вида возможен процесс скрещивания и оставления плодовитого потомства. Пока осуществляется поток генов между популяциями внутри вида, видовой генофонд является единой системой. В результате изоляции популяций прекращается скрещивание между расходящимися формами, не происходит обмен наследственной информацией и популяции или группы популяций становятся самостоятельными генетическими системами.

Вид считается качественным этапом эволюционного процесса, так как он является наименьшей генетически устойчивой надорганизменной системой в живой природе. В ходе видообразования осуществляются в основном два процесса: возникновение адаптаций к изменению условий среды и обособление на основе изоляции новых видов. Если исходить из территории расселения исходного вида, то можно выделить два основных пути видообразования: аллопатрическое и симпатрическое.

Аллопатрическое или географическое видообразование связано с пространственной изоляцией дивергировавших групп и может осуществляться в основном путем миграции или расчленения ареала различными преградами (реки, горы, почвы, климат и др.) При расселении за пределы ареала исходного вида популяции попадают в иные условия среды обитания, что за счет микроэволюционных процессов может привести к образованию новых видов. Примером дифференциации вида в процессе миграции может быть сложный комплекс популяций и подвидов вида синицы большой. Расселение этого вида из Европы на Восток шло двумя путями: северным до Дальнего Востока и южным вокруг Центрально-Азиатского нагорья. На Дальнем Востоке встречаются евра-азиатские и восточно-азиатские подвиды, которые при совместном обитании не дают гибридов. В процессе расселения между ними возник репродуктивный барьер.

Видообразование путем фрагментации ареала материнского вида прослеживается на примере возникновения видов ландыша. Лесной ландыш несколько миллионов лет тому назад был широко распространен в Евразии, однако в связи с оледенением его ареал распался на несколько территорий. К настоящему моменту времени сформировалось несколько новых видов.

Симпатрическое видообразование осуществляется в пределах ареала исходного вида. Можно выделить несколько его способов: путем полиплоидии (в роде табака исходное число хромосом равно 12, но имеются формы с 24, 48, 72 хромосомами); путем гибридизации с последующим удвоением хромосом (межвидовые гибриды обычны среди растений: малина, полынь, рябино-кызыльник), путем сезонной изоляции (форель озера Севан по срокам размножения образует озимую и яровую расы).

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Биология курс лекций для студентов, обучающихся на русском языке

Государственное образовательное учреждение.. высшего профессионального образования.. Рязанский государственный медицинский университет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Биология
курс лекций для студентов, обучающихся на русском языке Рязань Авторы-составители: доцент, к.б.н. Калыгина Т.А.

Основные свойства живого
Живые существа отличаются от неживых тел целым рядом свойств. К основным свойствам живого относятся: Специфическая организация. Живые организмы обладают не

Уровни организации живых существ
Жизнь на Земле представляет собой целостную систему, состоящую из различных структурных уровней организации биологических существ. Выделяют несколько основных уровней организации (разделение имеет

Клеточная теория
В 1665г. Р.Гук впервые обнаружил растительные клетки. В 1674г. А.Левенгук открыл животную клетку. В 1839г. Т.Шванн и М.Шлейден сформулировали клеточную теорию. Основным положением клеточной теории

Строение клетки
По строению выделяют 2 типа клеток: - прокариоты - эукариоты К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Прокариоты от эукариот отличаются следующим: у них

Наружная клеточная мембрана
1 – полярная головка молекулы фосфолипида 2 – жирнокислотный хвост молекулы фосфолипида 3 – интегральный белок

Эволюция клетки
Существуют два этапа в эволюции клетки: 1.Химический. 2.Биологический. Химический этап начался около 4,5 млрд лет назад. Под действием ультрафиолетового излучения, радиац

Строение и функции клеточного ядра
Ядро – обязательная часть эукариотической клетки. Главная функция ядра – хранение генетического материала в форме ДНК и передача ее дочерним клеткам при клеточном делении. Кроме тог

Хроматин и хромосомы
Хроматин – это деспирализованная форма существования хромосом. В деспирализованном состоянии хроматин находится в ядре неделящейся клетке. Хроматин и хромосомы взаимно переходят друг в дру

Жизненный цикл клетки
G1 – пресинтетический период S – синтетический период G2 – постинтетический период G0 –

Пролиферация клеток
Пролиферация- увеличение числа клеток путем митоза, которое приводит к росту и обновлению ткани. Интенсивность пролиферации регулируется веществами, которые вырабатываются как внутри клеток,

Формы размножения живых организмов
Размножение-свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Выделяют две основные формы размножения: бесполое и половое. Бесполое размножение способствует сохранению наибольшей при

Сперматогенез
Участок поперечного разреза извитого канальца семенника (см.стр.27) Cellules germinales primordiales – п

Типы и периоды онтогенеза
Онтогенез – процесс индивидуального развития особи от зиготы при половом размножении (или появлении дочерней особи при бесполом) до конца жизни. Термин «онтогенез» в 1866г. предложил немецкий учены

Особенности строения и типы яйцеклеток
Яйцеклетки (или яйца) – женские половые клетки высокоспециализированные относительно крупные и неподвижные. Принципиальных различий в строении яйцеклетки и соматических клеток не су

Эмбриональный период развития, его этапы
Период эмбрионального развития наиболее сложен у высших животных и состоит из нескольких этапов: 1.Образование зиготы 2.Дробление 3.Образование бластулы

Дробление у хордовых животных
А – ланцетник (полное равномерное) Б – амфибии (полное неравномерное) В – птицы (неполное дискоидальное)

Гистогенез и органогенез
Гистогенез – процесс формирования тканей в эмбриогенезе.Органогенез – процесс формирования систем органов в эмбриогенезе. На этом этапе эмбрионального развития выделяют две фазы.

Эмбриональная индукция
Выяснение механизмов развития – одна из сложных проблем биологической науки. Эмбриогенез в целом определяется наследственным аппаратом клеток (как уже говорилось, в ходе онтогенеза реализу

Эмбриональное развитие птиц
Яйцеклетка птиц резко телолецитальная, на вегетативном полюсе содержится очень много желтка. В результате оплодотворения образуется одноклеточный зародыш – зигота, для которой характерно н

Внезародышевые провизорные органы
В эмбриональном развитии позвоночных большую роль играют провизорные органы, которые функционируют у зародыша и отсутствуют во взрослом состоянии. К ним относятся: желточный мешок, амнион, серозная

Характеристика постэмбрионального развития
Постэмбриональный (постнатальный) онтогенез начинается с момента рождения, при выходе из зародышевых оболочек (при внутриутробном развитии) или при выходе из яйцевых оболочек и заканчивается смерть

Старания. Клиническая и биологическая смерть
Старение – общебиологическая закономерность угасания организма, свойственная всем живым существам. Старость – это заключительный естественный этап онтогенеза, заканчивающийся смертью.

Регенерация органов и тканей, её виды
Регенерация – процесс восстановления утраченных или поврежденных тканей или органов. Различают два вида регенерации: - физиологическую - репаративную Физиологиче

Трансплантация
Трансплантация – это приживления и развитие пересаженных тканей на новом месте. Организм, от которого берут материал для пересадки, называют донором, а тот, которому производят пересадку –

Гомеостаз в живых организмах
Гомеостазом - называется свойство живых существ поддерживать постоянство своей внутренней среды, несмотря на изменчивость факторов окружающей среды Несмотря на значительные колебан

Биологические ритмы. Хронобиология
Биологические ритмы – регулярно повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов. Биологические ритмы обнаружены у всех живых существ, они наследственно закреплены и являются факторами

Сообществе
Любой вид организованных существ и любая популяция какого либо вида не существует изолированно от других существ, а образуют сложное и противоречивое единство называемое биотическим сообществом. Би

Моногибридное скрещивание
Опыты Мендель проводил на горохе. При скрещивании сортов гороха, имеющих желтые и зеленые семена (скрещивались гомозиготные организмы или чистые линии), все потомство (т.е. гибриды первого поколени

Ди- и полигибридное скрещивание. Третий закон Менделя
При дигибридном скрещивании родительские организмы анализируются по двум парам альтернативных признаков. Мендель изучал такие признаки как окраску семян и их форму. При скрещивании гороха с желтыми

Определение пола
У большинства организмов пол определяется в момент оплодотворения (сингамно) и регулируется хромосомным набором зиготы, его называют хромосомный тип определения пола. У человека и млекопит

Наследование признаков, сцепленных с полом и ограниченных полом
Сцепленными с полом называют признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в половых хромосомах. Если ген находится в У-хромосоме, то он наследуется у человека, млекопитающ

Сцепление генов. Опыты и правило Моргана
Изучение сцепленного с полом наследования стимулировало изучение сцепления между генами, находящимися в аутосомах. Для любого организма характерно видовое постоянство хромосом в кариотипе.

Основные положения хромосомной теории наследственности
Основные положения хромосомной теории наследственности сводятся к следующему: - носителями наследственной информации являются хромо- сомы и расположенные в них гены, - ге

Этапы развития молекулярной генетики
Молекулярная генетика выделилась из биохимии и сформировалась как самостоятельная наука в 50-х годах прошлого столетия. Рождение этой науки связано с рядом важных биологических открытий: 1

Функциональная активность генов или экспрессия генов
У прокариот она осуществляется в два этапа: транскрипция и трансляция.У эукариот есть еще стадия процессинга. Экспрессия генов заключается в синтезе на молекуле ДНК молекулы и-РНК, комлеме

Регуляция экспрессии генов у прокариот
Схема регуляции транскрипции структурных генов прокариотической клетки по типу репрессии

Определение и формы изменчивости
Генетика изучает два основных свойства живых существ - наследственность и изменчивость. Изменчивость - свойство организмов приобретать новые признаки и особенности индивидуального развития

Мутагенные факторы
Факторы, вызывающие мутации называются мутагенными факторами (мутагенами) и подразделяются на: 1. Физические; 2. Химические; 3. Биологические. К физическим м

Устойчивость и репарация генетического материала
Устойчивость к изменениям генетического материала обеспечивается: 1. Диплоидным набором хромосом. 2. Двойной спиралью ДНК. 3. Вырожденностью (избыточность

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И.Вавилова
Известно, что мутирование происходит в различных направлениях. Однако, это многообразие подчиняется определенной закономерности, обнаруженной в 1920 году Н.И.Вавиловым. Он сформулировал закон гомол

Генеалогический метод
Типы наследования и формы проявления генетических задатков у человека весьма многообразны и для дифференциации между ними требуются специальные методы анализа, в первую очередь – генеалогический, п

Близнецовый метод исследования
Исследование близнецов – один из основных методов генетики человека. Существуют однояйцевые близнецы, возникающие из одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. Возникают они из-за разд

Метод дерматоглифики
Это наука, изучающая наследственную обусловленность рисунков, которые образуют линии кожи на кончиках пальцев, ладонях и подошвах человека. Оказалось, что у каждого народа

Гибридизация соматических клеток
Гибридные клетки обладают определенными свойствами, позволяющими определять локализацию гена или сцепление гена. Потеря хромосом человека из некоторых типов гибридных клеток позволяет получать клон

Онтогенетический метод
Позволяет изучить закономерности проявления какого-либо признака или заболевания в процессе индивидуального развития. Выделяют несколько периодов развития человека. Антенатальный (развитие до рожде

Метод моделирования
Закон гомологических рядов Н.И.Вавилова (виды и роды генетически близкие обладают сходными рядами наследственной изменчивости) позволяет с определёнными ограничениями экстраполировать экспериментал

Иммунологический метод исследования
Этот метод основан на изучении антигенного состава клеток и жидкостей человеческого организма – крови, слюны, желудочного сока и т.п. Чаще всего исследуют антигены форменных элементов крови: эритро

Генные болезни
1) При аутосомно-доминантном типе наследования характерно нарушение синтеза структурных белков или белков, выполняющих специфические функции (например, гемоглобина). Фенотипически при этом т

Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями аутосом
Хромосомные болезни – это группа наследственных патологических состояний, причиной которых является изменение количества хромосом или нарушение их структуры. Наиболее часто отмечаются трисомии, реж

Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями половых хромосом
Половые хромосомы являются главными носителями генов, контролирующих развитие пола, поэтому их численные или структурные нарушения определяют разнообразные отклонения в половом разв

Теория эволюции Ж.Б.Ламарка
Ж.Б.Ламарк в «Философии зоологии» (1809), в которой впервые были изложены основы целостной эволюционной концепции, сформулировал два закона: 1) о влиянии употребления и неупотребления органа на его

Теория эволюции Ч.Дарвина
В 1858 году Ч.Дарвин и независимо от него А.Р.Уоллес обосновали принцип естественного отбора и представление о борьбе за существование как механизме этого отбора. Теория эволюции путем ест

Микроэволюция. Критерии и структура вида. Популяция
Микроэволюцией называется начальный этап эволюционных преобразований популяции: от возникновения наследственных изменений до формирования адаптации и возникновения на их основе новых видов. Изучени

Факторы эволюции
Изменения генотипического состава популяций происходят под действием множества событий, которые тем или иным путем в состоянии преобразовать популяции. Тем не менее возможно выделить следующие осно

Концепция животного происхождения человека
В основе современных представлений о происхождении человека лежит концепция в соответствии с которой человек вышел из мира животных, причем первые научные доказательства в пользу этой концепции был

Отличия человека от животных
Человек имеет существенные отличия от животных, на что также обращали внимание еще древние, например Анаксагор (500-428 гг. до н. э.) и Сократ (469-399 гг. до н. э.) считали, что сп

Движущие факторы антропогенеза
Различают социальные и биологические факторы антропогенеза. Антропогенез - происхождение человека и становление его как вида в процессе формирования общества. Человек имеет ряд специфическ

Наименьший таксон (категория в биологии) носит название вида. Вид - группа особей, имеющих сходные морфологические признаки, свободно скрещивающихся и при этом дающих плодовитое потомство. Существуют и другие, более обширные таксоны. Группа близких видов, например, образует род, а из близких родов получается семейство и так далее. Но сегодня мы поговорим о наименьшей таксономической категории, то есть виде. Что такое вид, как образуется данный таксон, а также какие способы видообразования существуют в природе? Итак, начнем.

Видообразование в природе

Видообразование - процесс образования новых видов и их изменения. Существует такое понятие, как барьер межвидовой совместимости. Что же это такое?

Это тот случай, когда виды при скрещивании не имеют способности давать плодовитое потомство. По теории эволюции, видообразование зависит от наследственной изменчивости. На сегодняшний день в биологии существует два типа видообразования - географическое и экологическое. Поговорим о каждом из них подробнее.

Географическое видообразование

Географическое, или, как его еще называют, аллопатрическое видообразование, представляет собой образование новых видов в пространственной изоляции. Проще говоря, образование вида идет из популяций, обитающих в разных географических ареалах. Так как популяции длительное время разделены, между ними возникает генетическая изоляция.

Она сохраняется даже в том случае, если популяции больше не являются разделенными. Можно привести немало Возьмем пример с майским ландышем. Он имеет сразу пять самостоятельных ареалов, которые сначала считались единым. Важно, что все они находятся на довольно большом расстоянии друг от друга. На каждой из территорий появились расы, что привело к образованию самостоятельных видов растения. Также на примере миграции рассмотрим расселение синицы большой. обитающий в Европе, начал расселяться ближе к востоку. Для этого были северный и южный пути. Ближе к югу образовались такие подвиды, как бухарская и малая синицы, ближе к северу - малая и большая. Последние не дают гибридов.

Так и получилось, что вследствие такого расселения между ними возник репродукционный барьер. Рассмотрим еще один пример. Давний вид австралийских попугайчиков существовал в Южной Австралии. Стоит отметить, что это довольно влажная территория. При наступлении засухи ареал изменился, вследствие чего территория разделилась на две части: восточную и западную. Естественно, на протяжении долгого времени на каждой из них сформировались различные виды попугайчиков. Еще через длительное время практически восстановился исходный ареал. Климатические условия вновь стали прежними, но когда-то единый вид уже не мог скрещиваться, так как произошла генетическая изоляция. Таким образом, аллопатрическое видообразование связано с изоляцией. Вследствие этого образуются новые самостоятельные виды.

Экологический путь видообразования

Существует, помимо географического, и другой способ. Это экологическое видообразование. Оно и имеет также и второе название - симпатрическое. Что это за способ? Экологическое видообразование представляет собой образование новых видов в результате расхождения особей по отдельным территориям. То есть в начале вид обитает на одном ареале, а позже, вследствие усиливающейся конкуренции, он расселяется на иные территории. Например, можно наблюдать следующую ситуацию. Погремок большой цветет все лето. Но если каждый год в середине лета косить на этой территории траву, то растение уже не сможет давать семена. По этой причине сохраняются семена, которые были даны до кошения или после.

Таким образом, оба типа, находящиеся на одном лугу, не могут между собой скрещиваться. Экологическое видообразование можно подтвердить по наличию близких видов на прилегающих ареалах. Иногда эти ареалы и вовсе совпадают.

Видообразование и его роль

Способы видообразования изучаются давно, но изучение это довольно затруднено. Это связано с длительностью процесса видообразования. Экологическое и географическое видообразование очень различаются между собой, тем не менее каждое из них имеет определенное значение в жизни природы. Главная их роль - образование новых видов.

Вспомните, почему популяцию организмов считают основной единицей эволюции. Охарактеризуйте изоляцию как элементарный фактор эволюции. Какие формы изоляции существуют между популяциями организмов в природе?

Главное условие образования новых видов организмов - изоляция. В результате ее прекращается обмен генами между особями изолированной и остальными популяциями. Это приводит к постепенному изменению признаков у особей изолированной популяции, что ведет к превращению ее в один или несколько новых видов (рис. 166).

Рис. 166. Схема видообразования: отдельные веточки - популяции

Следовательно, образование новых видов организмов, или видообразование - это процесс превращения отдельных генетически изолированных популяций исходного вида в новые виды. В зависимости от характера барьеров, препятствующих скрещиванию особей, различают два способа видообразования - географическое и экологическое.

Географическое видообразование. Связано с изменением ареала исходного предкового вида. В роли барьеров для скрещивания особей выступают различные географическое фические объекты: пространства суши или моря, горные хребты, пустыни и т. п. Географическое видообразование осуществляется двумя путями: расселением особей популяции на новые территории или разделением прежнего ареала обитания популяции на отдельные изолированные части. В результате этого образуются географические подвиды исходного вида, которые становятся родоначальниками самостоятельных новых видов организмов.

Примером географического видообразование путем расселения особей на новые территории обитания служит появление двух видов чаек: серебристой и клуши (рис. 167). Предковой формой этих двух видов был один вид чаек, который существовал несколько сотен тысяч лет назад в районе современного Берингова пролива (обозначено на рисунке крестиком). От него путем расселения на восток и на запад произошло образование нескольких географических подвидов чаек (арелы подвидов обозначены на рисунке), от которых сформировались два новых вида.

Рис. 167. Географическое видообразование двух видов чаек: серебристой и клуши

Примером географического видообразования путем разделения прежнего ареала вида на несколько изолированных частей служит появлениятрех видовландышей(рис. 168). Исходный предковый тип существовал несколько миллионов лет назад в широколиственных лесах Евразии. В связи с оледенением единый ареал этого вида, оказался разорванным на несколько частей. Ландыш сохранился лиш на лесных территориях, избежавших оледенения: в центре и на юге Европы, в Закавказье и на юге Дальнего Востока. От этих сохранившихся популяций впоследствии образовалось три самостоятельных вида ландышей, различающихся величиной листьев и окраской венчиков цветков.

Рис. 168. Географическое видообразование трех видов ландышей

Экологическое видообразование. Связано с изменением условий обитания исходного предкового вида. В роли барьеров для скрещивания особей выступают различия в условиях обитания изолированных популяций. Вследствие этого образуются экологические подвиды, которые становятся родоначальниками новых видов организмов.

Пример экологического видообразования - появление нескольких видов в роду Лютик, произрастающих в местах с разной влажностью (рис. 169).

Рис. 169. Экологическое видообразование в роду Лютик

Рис. 170. Окраска скорлупы яиц у экологических подвидов кукушки обыкновенной

Таким образом, образование новых видов организмов идет по схеме: популяции исходного вида организма >> географические, или экологические подвиды >> новые виды организмов

С образованием новых видов эволюция не прекращается. Она ведет к возникновению новых и новых видов растений, животных и других организмов, образующих над видовые систематические группы - роды, семейства, порядки, отряды, классы, отделы, типы.

Упражнения по пройденному материалу

Что такое видообразование?
Какой фактор служит главным для образования новых видов организмов?
По какой схеме от исходного предкового вида образуются новые виды организмов?

Видообразование - это эволюционный процесс, в результате которого из отдельно взятых популяций существующих видов живых организмов образуются новые виды. В живой природе видообразование происходит повсеместно и всегда. Однако обычно это достаточно длительный процесс, не поддающийся непосредственному наблюдению. Так образование нового вида может занимать миллионы лет.

В результате видообразования количество видов на Земле постоянно увеличивается. Однако многие виды вымирают по тем или иным причинам (из-за смены климатических условий, в результате деятельности человека и др.). Поэтому за всю историю Земли количество возникших на ней видов живых организмов по некоторым оценкам превышает миллиард, но количество ныне живущих видов оценивают в районе 2 миллионов.

Выделяют два основных способа видообразования, то есть того, как именно происходит образование нового вида из ранее существующего. Один способ видообразования называется географическим (или аллопатрическим), другой - биологическим (или экологическим, или симпатрическим).

В случае географического способа видообразования одна из популяций вида оказывается в несколько иных условиях обитания и изолированной от других популяций этого же вида. Изоляция препятствует обмену генами, а новые условия заставляют популяцию идти своим эволюционным путем. У особей через ряд поколений появляются новые признаки, адаптированные под имеющуюся окружающую среду. При этом в генотипе могут произойти такие изменения, которые исключат возможность скрещивания с особями исходного вида данной популяции. В результате на базе данной популяции образуется новый вид.

Классическим примером географического способа видообразования являются дарвиновские вьюрки. Предполагается, что некоторые группы особей вьюрков, обитающих в Южной Америке, так или иначе оказались на разных Галапагосских островах. При этом каждая группа пошла своим эволюционным путем.

Биологический способ видообразования обычно происходит за более короткие сроки, чем географический, и характерен в большей степени для растений, чем для животных. При биологическом видообразовании новый вид образуется в результате случайного изменения генотипа особи. При этом она уже не может скрещиваться с другими особями исходного вида. Так, например, происходит у растений в результате полиплоидии (кратного увеличения количества хромосом). Далее растение-мутант может размножиться вегетативно или в результате самоопыления, фактически основав новый вид. Полиплоидия не единственный способ биологического видообразования. Новый вид может образовываться и в результате иных хромосомных перестроек.

Обычно биологическое видообразование приводит к тому, что исходный вид распадается на виды, занимающие разные экологические ниши. Поэтому его называют также экологическим видообразованием.

Конкуренция и другие межвидовые взаимодействия могут стимулировать быстрое видообразование, когда к ним присоединяется естественный отбор, направленный на совершенствование механизмов, обеспечивающих успешную встречу брачных партнеров в пределах одного из видов. К такому выводу пришли австралийские ученые на основании изучения разных природных популяций одного вида тропических древесных лягушек.

Еще Чарльз Дарвин обратил внимание на то, что в некоторых, богатых видами, систематических группах (родах, семействах), наиболее близкородственные виды различаются прежде всего признаками, связанными с выбором брачного партнера и осуществлением спаривания. Это могут быть как особенности строения половых органов, так и специфические сигналы для привлечения партнера - к примеру, кваканье самца лягушки или пахучие вещества (аттрактанты), выделяемые самками (а иногда самцами) некоторых насекомых. Если в какой-то части популяции идет отбор на изменение таких признаков, то она может оказаться репродуктивно изолированной (иногда говорят - «сексуально изолированной») от материнской популяции. Особенно быстро это происходит тогда, когда гибриды между особями из отделившейся группы и материнской популяции отличаются пониженной жизнеспособностью. Такое нарастание степени сексуальной изоляции и, соответственно, ускорение образования нового вида получило в англоязычной литературе специальное наименование - «reinforcement» (что буквально означает «усиление»).

В настоящее время специалисты в области эволюционной биологии интенсивно изучают «reinforcement» и часто связывают его с таким давно описанным явлением, как «смещение признаков» (character displacement) - изменение признака не у всех популяций вида, а только у тех, которые соприкасаются с экологически близкими конкурирующими видами. Так, у двух видов галапагосских вьюрков, обитающих на разных островах (в условиях аллопатрии), клювы примерно одинакового размера, но когда те же самые виды обитают на одном острове (в условиях симпатрии), то средние размеры их клювов существенно различаются, что заставляет предположить и наличие различий в потребляемой ими пище. Если смещающийся при наличии конкурента признак ответственен за обеспечение встречи с половым партнером, то это может привести к очень быстрому видообразованию, поскольку прекращается обмен генами между отпочковывающейся и материнской популяциями.

В журнале «Ecology Letters » недавно появилась обзорная статья двух австралийских исследователей, Конрада Хоскина (Conrad Hoskin) и Меган Хигги (Megan Higgie), которые подробно разбирают каким образом от популяции одного вида посредством изменения признаков, отвечающих за брачное поведение, может отделиться новый вид. Объект их исследования - зеленоглазая древесная лягушка (Green-eyed tree frog), Litoria genimaculata (рис. 1), вид, довольно широко распространенный во влажных тропических лесах Австралии и Новой Гвинеи. Там, где непосредственно проводили работы, в районе реки Баррон (Barron , северо-восточная часть штата Квинсленд , Австралия), существуют две (это доказано молекулярно-генетическими методами) аллопатрические - то есть занимающие разные территории - популяции зеленоглазых лягушек, условно обозначенные как «северная» и «южная» (рис. 2). Сформировались эти популяции, видимо, когда-то в плейстоцене, в период более холодного и засушливого климата, когда тропические леса оставались только в виде отдельных островов среди открытого ландшафта.

Позднее, примерно 6500 лет назад, когда климат стал более теплым и влажным, а тропические леса снова образовали сплошной покров, зоны распространения этих популяций лягушек сомкнулись. Гибриды между ними в пограничной области возможны, хотя они характеризуются пониженной жизнеспособностью. Своеобразная ситуация сложилась, однако, на севере обследованной территории, где в окружении «северной» популяции оказался небольшой «анклав», представленный особями «южной» популяции (на рис. 2 он помечен как iS ). Именно в этом «анклаве» и было обнаружено необычайно быстрое смещение признаков, отвечающих за встречу полов (характеристики призывного крика самцов и ответа самки). В результате этого смещения особи данной группировки утратили способность к нормальному скрещиванию с особями материнской (основной «южной» популяции). Как это могло происходить, схематически показано на приведенных ниже рисунках 3 и 4.

Рис. 3 иллюстрирует три возможных варианта эволюционных изменений в отдельных генетических линиях популяции: в «южной» (S ) и «северной» (N ). Каждый кружок соответствует определенной линии в определенный момент времени. Верхняя половинка кружка - это постзиготическая (наступающая после оплодотворения) изоляция. Если для сосуществующих популяций эти половинки одного цвета, то гибриды жизнеспособны, если разного - нежизнеспособны. Нижняя половинка кружка соответствует презиготической (то есть существующей еще до оплодотворения) изоляции: спаривание особей разных линий возможно, если они одного цвета, невозможно - если разного. Шкала времени (и, соответственно, эволюции) направлена сверху вниз. Барьеры, мешающие встрече особей разных генетических линий, показаны черными вертикальными линиями и обозначены словом «Barrier». Красные горизонтальные стрелки показывают возможность контакта особей разных линий. Черная тонкая стрелка вниз - скрещивание особей разных линий. Красный крест показывает невозможность гибридизации.

Рассмотрены три случая: a - классическое аллопатрическое видообразование (постепенное накопление различий в изолированных друг от друга популяциях и утрата способности к скрещиванию); b - начавшееся аллопатрическое видообразование завершается «reinforcement» (хотя особи еще способны спариваться, их гибриды стерильны или отличаются пониженной жизнеспособностью); c - начавшееся аллопатрическое видообразование меняет свой ход из-за новой системы барьеров: популяция «южной» линии оказывается подразделенной новым барьером, при этом часть ее попадает по одну сторону барьера вместе с «северной» линией; именно в этой части южной популяции (показана небольшим кружком с индексом S’ ) идет отбор, направленный на то, чтобы как можно быстрее изолироваться от «северной» популяции (это возможно за счет поведенческих механизмов, обеспечивающих встречу брачных партнеров); при этом отбор заходит так далеко, что особи новой линии (S’ ) теряют способность скрещиваться с особями материнской южной линии (S ), фактически приводя к образованию нового вида.

На рис. 4. более подробно проиллюстрирован как раз вариант смещения репродуктивных признаков в популяции лягушек A в случае обитания рядом с конкурирующим видом. Отбор по репродуктивным признакам, направленный на усиление отличий от конкурента, приводит к тому, что особи данной части популяции (B ) могут утерять возможность скрещивания с родительской популяцией и, по сути, дать новый вид. Таким образом, межвидовые взаимодействия могут стимулировать видообразование в пределах одного из видов.

Обнаружить в природе смещение репродуктивных признаков одного вида (которое может привести к образованию нового вида), вызванное взаимодействиями с другими видами, на самом деле очень непросто. И одно из затрудняющих обстоятельств - необычайная быстрота этих изменений. Результаты исследований австралийских ученых - еще одно подтверждение того, что наша невозможность увидеть воочию процесс видообразования связана не с тем, что процесс этот чрезвычайно длительный (как полагали во времена Дарвина), а наоборот - очень быстрый.