SZIMMETRIKUS SPECIFIKÁCIÓ: JELLEMZŐK ÉS PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2025

A szimmetrikus specifikáció egyfajta specifikáció, amely akkor fordul elő, amikor ugyanazon földrajzi helyen élő fajok két csoportja eltérően fejlődik, amíg már nem képesek keresztezni egymást, majd különféle fajnak tekinthetők.

Általában, ha a populációkat fizikailag elkülönítik, akkor bizonyos reprodukciós elszigeteltség lép fel, azaz az egy populáció egyedének elveszíti a képességét, hogy kereszteződjön a másik populációval.

Synechococcus baktériumok, amelyekben szimmetrikus specifikációt figyeltek meg

A szimmetrikus specifikációra vonatkozó példákról gyakran vitatkoznak, mivel bizonyító erejű bizonyítékokkal kell igazolniuk, hogy az új fajok ugyanabból az ősi fajból származnak, valamint a reproduktív elszigeteltség létezéséről, és hogy az új fajok megjelenésének oka nem allopatria (specifikáció) allopatric).

A szimmetrikus specifikáció sokféle organizmusban megfigyelhető, beleértve a baktériumokat, a cichlid-halakat és az almaféreg repülését. A természetben azonban nehéz lehet megtudni, hogy mikor történik szimpatrikus specifikáció vagy történt.

A szimmetrikus specifikáció azért egyedülálló, mert akkor történik, amikor ugyanazon faj két alpopulációja ugyanazt a területet foglalja el, vagy olyan területeken oszlik meg, amelyek nagymértékben átfedik egymást.

Habár a terület, amelyen az organizmusok élnek, azonos, két különféle csoportra lehet osztani, amelyek végül olyan genetikailag különböznek egymástól, hogy többé már nem képesek szaporodni egymással.

Ha két csoport már nem képes szaporodni, és termékeny utódokat nem hagyhat, akkor különféle fajoknak tekintik őket. Nehéz azonban megítélni, hogy a történt specifikáció szimmetrikus jellegű-e, ami sok vitát váltott ki az evolúciós biológiai kutatók között.

Például eredetileg azt hitték, hogy két szorosan rokon tüskés faj szimmetrikus specifikációval fejlődött ki, de a későbbi kutatások azt sugallják, hogy a két különböző faj egymástól függetlenül gyarmatosította a tavat.

Az első gyarmatosítás egyik tüskés faj kialakulásához vezetett, míg a másik faj a második gyarmatosításból fejlődött ki.

A szimmetrikus specifikáció jellemzői

Jerry Coyne és H. Allen Orr négy kritériumot dolgoztak ki annak megállapítására, hogy a fajok szimmetrikusan merültek-e fel:

1 - A fajok területeinek jelentősen át kell fedniük egymást.

2 - Teljes specifikációt kell végezni (vagyis a két faj nem keresztezhet egymást, és termékeny utódokat nem hagyhat el).

3 - A fajnak testvérfajnak kell lennie (a leginkább rokonok egymással), vagy egy olyan csoportnak kell lennie, amelyben egy ős és minden leszármazottja van.

4 - A földrajzi terület történetének és a faj fejlődésének olyannak kell lennie, hogy az allopatria nagyon valószínűtlennek tűnik, mivel a szimmetrikus specifikáció sokkal kevésbé gyakori, mint az allopatricus.

Példák a szimmetrikus specifikációra

Növényekben

A szimmetrikus specifikáció gyakoribb a növényvilágban. Például a szülő növények poliploid utódokat termelnek. Ezért az utódok ugyanabban a környezetben élnek, mint a szüleik, de reproduktív módon elszigeteltek.

Ez a poliploidia-mediált specifikációs jelenség az alábbiak szerint fordul elő. Általában az egyéneknek két kromoszómakészlete van (diploidia), mindegyik szülőből egy.

A sejtosztódás során azonban előfordulhatnak hibák a kromoszómák eloszlásában, ezáltal kétszeres példányszámú utódokat generálva (tetraploidia).

Kétnél több kromoszómakészlet poliploidia (poly = sok). Ezekben az esetekben elkerülhetetlenül megtörténik a reproduktív izoláció, mivel a poliploid egyének populációja nem képezhet kereszteződést a diploid egyének populációjával.

Baktériumokban

A szimpatikus specifikáció valódi példáit ritkán figyelték meg a természetben. A szimmetrikus specifikáció feltételezhetően gyakrabban fordul elő baktériumokban, mivel a baktériumok cserélhetnek géneket más egyénekkel, akik nem szülők, sem leszármazottak, egy horizontális génátvitelnek nevezett eljárás során.

Szimmetrikus specifikációt figyeltünk meg többek között a Bacillusban, a Synechococcus baktériumfajokban, a Vibrio splendidus bacterioplanktonban.

A szimmetrikus specifikáción áteső fajok alcsoportjai alig különböznek egymástól, mivel viszonylag rövid ideig különböznek egymástól az evolúció időtartamához viszonyítva.

Fontos tényezőnek számít a szimmetrikus specifikáció esetén a környezeti feltételekhez való alkalmazkodás. Ha egyes tagok arra specializálódtak, hogy egy adott környezetben éljenek, akkor ez az alcsoport továbbra is eltérő környezeti rést fog elfoglalni, és idővel új fajgá alakulhat.

Cichlid halban

A szimmetrikus szelekció a szexuális szelekció és az ökológiai tényezők kombinációjának következménye lehet. A Nyasa-tóban és a Kelet-afrikai Rift Rendszer többi tavában végzett afrikai cichlid-halak vizsgálata az ún. Fajállományokat (ugyanazon fajhoz tartozó egyedek, amelyek "összegyűlnek" egy nagy csoportban), amelyek a tavakban ökológiai szempontból merültek fel. egyenruhát.

Ez a körülmény jelentősen csökkenti annak valószínűségét, hogy az allopatry okozza a specifikációt, és olyan nőcsoportokat eredményezhet, amelyek egy populáción belül nagy affinitást mutatnak a különböző szélsőséges fenotípusos tulajdonságokkal rendelkező férfiakhoz, például skálázási jelekhez és végtagokhoz. Méretükben különböznek az átlagos egyedektől.

Más tanulmányok azt mutatják, hogy a cichlid halak közötti szimmetria a Kelet-Afrika Rift rendszerének tavait tápláló folyókban, valamint Nicaragua kráter tavakban is található, ahol a Midas cichlid halak két faja (Amphilophus) található, akik Nicaraguában, a Laguna de Apoyo-ban élnek.

A kutatók e két szorosan rokon faj DNS-ét, megjelenését és ökológiáját elemezték. A két faj, bár általában nagyon hasonló, megjelenésükben csekély eltérések vannak, és nem kölcsönösen átjárhatóak.

Az összes rendelkezésre álló bizonyíték arra utal, hogy az egyik faj a másikból fejlődött ki. A Midas cichlid populációt eredetileg a lagúnában találták, míg az újabb fajok a közelmúltban fejlődtek ki, ami evolúciós szempontból kevesebb mint 10 000 évvel ezelőtt jelent meg.

Legyekben

A szimmetrikus specifikáció rendkívül friss példája előfordulhat a Rhagoletis pomonella almaféreg légyében.

Ezek a legyek tojásaikat csak a galagonyafák gyümölcseire fektették, de kevesebb mint 200 évvel ezelőtt egyes legyek tojásaikat almára kezdték tojni.

Az almaféreg-legyeknek két csoportja van: az egyik tojást tojt a galagonyafákra, az egyik tojást tojást almára. A hímek ugyanabban a gyümölcstípusban keresik a társaikat, amelyen nőttek fel, és a nőstények tojásaikat ugyanolyan típusú gyümölcsben feküdték, amelyen nőttek fel.

Ezért a tövisen növekvő legyek utódokat fognak tenyészteni a tövisen, és az almán nőttek legyek utódokat almán.

A két csoport között már vannak genetikai különbségek, és hosszú ideig (evolúciós idő) külön fajokká válhatnak.

A fentiek azt szemléltetik, hogy a specifikáció miként fordulhat elő akkor is, ha ugyanazon faj különböző alcsoportjai azonos földrajzi területtel rendelkeznek.

Irodalom

1. Allender, CJ, Seehausen, O., Knight, ME, Turner, GF és Maclean, N. (2003). Eltérő választás a Malawi-tó cichlid halainak a párosításos párhuzamos sugárzásokból következtetett halak specifikációja során. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 100 (24), 14074–14079.
2. Geiger, MF, McCrary, JK és Schliewen, Egyesült Királyság (2010). Nem egy egyszerű eset - Az első átfogó filogenetikai hipotézis a Midas cichlid komplexről Nicaraguában (Teleostei: Cichlidae: Amphilophus). Molecular Phylogenetics and Evolution, 56 (3), 1011–1024.
3. Givnish, T. és Sytsma, K. (2000). Molekuláris evolúció és adaptív sugárzás (1. kiadás). Cambridge University Press.
4. Mallet, J., Meyer, A., Nosil, P. és Feder, JL (2009). Hely, szimmetria és specifikáció. Journal of Evolutionary Biology, 22 (11), 2332–2341.
5. McPheron, BA, Smith, DC és Berlocher, SH (1988). A Rhagoletis pomonella gazdafajok genetikai különbségei. Nature, 336 (6194), 64-66.
6. Selz, OM, Pierotti, MER, Maan, ME, Schmid, C. és Seehausen, O. (2014). A nőknek a hím színű preferencia szükséges és elegendő az asszociációs párzáshoz 2 cichlid nővérfajban. Viselkedési ökológia, 25. (3), 612–626.
7. Solomon, E., Berg, L. és Martin, D. (2004). Biológia (7. kiadás) Cengage Learning.
8. Szimmetrikus specifikáció. Helyreállítva: evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/speciationmodes_05
9. Tilmon, K. (2008). Szakterület, specifikáció és sugárzás: A növényevő rovarok evolúciós biológiája (1. kiadás). University of California Press.