Экологическое видообразование - Ecological speciation

Европейский Холли (Ilex aquifolium ). Род Илекс является примером экологического видообразования.
Gasterosteus aculeatus, документально подтвержденный случай экологического видообразования
Centaurea solstitialis, вид-кандидат на экологическое видообразование

Экологическое видообразование это процесс, посредством которого экологически обоснованные расходящиеся отбор между разными окружающая среда приводит к созданию репродуктивные барьеры между популяциями.[1] Это часто является результатом отбора по признакам, которые генетически коррелируют с репродуктивной изоляцией, поэтому видообразование возникает как побочный продукт адаптивной дивергенции.[2][3]

Экологический отбор - это «взаимодействие людей с окружающей их средой во время приобретения ресурсов».[4] Естественный отбор неотъемлемо вовлечен в процесс видообразования, посредством чего «в рамках экологического видообразования популяции в различных средах или популяции, эксплуатирующие разные ресурсы, испытывают противоположное давление естественного отбора на черты, которые прямо или косвенно вызывают эволюцию репродуктивной изоляции».[5] Доказательства роли, которую играет экология в процессе видообразования, существуют. Исследования популяций колюшки подтверждают наличие экологически связанного видообразования, возникающего как побочный продукт.[6] наряду с многочисленными исследованиями параллельного видообразования, из которых обосновывает видообразование в природе.

Ключевое отличие экологического видообразование и других видов видообразования, заключается в том, что оно запускается дивергентными естественный отбор среди разных местообитаний; в отличие от других видов процессов видообразования, таких как случайный генетический дрейф, фиксация несовместимых мутаций в популяциях, испытывающих аналогичное давление отбора или различные формы половой отбор без отбора по экологически значимым признакам. Экологическое видообразование может происходить как в аллопатрия, сочувствие, или же парапатрия. Единственное требование: видообразование происходит в результате адаптации к различным экологическим или микроэкологическим условиям.[1]

Некоторые дискуссии существуют по поводу структуры, касающейся разграничения того, является ли событие видообразования экологическим или неэкологический. «Всепроникающий эффект отбора предполагает, что адаптивная эволюция и видообразование неразделимы, что ставит под сомнение, является ли видообразование некологическим».[7] Однако существует множество примеров близкородственных, экологически подобных видов (например, Альбинария высаживать улиток на острова в Средиземноморье,[8] Батрахопсы саламандры из Калифорния,[9] и некоторые сверчки[10] и стрекозы[11]), что согласуется с возможностью неэкологического видообразования.[9][12]

Параллельное видообразование

Параллельное видообразование - это когда «большая репродуктивная изоляция постоянно развивается между независимыми популяциями, адаптирующимися к контрастирующим средам, чем между независимыми популяциями, адаптирующимися к аналогичным условиям».[13] Установлено, что экологическое видообразование происходит и с большим количеством доказательств, «... накопленных в результате нисходящих исследований адаптации и репродуктивной изоляции».[13]

Исследования и подтверждающие доказательства

Известные примеры экологического видообразования: трехиглая колюшка рыбы, отдельные виды которых возникли в результате адаптации к различным условиям на глубине воды. клины в пресноводных озерах.[14] Предки рода Илекс (Холли) изолировалась от остальных Илекс[требуется разъяснение ] когда земля распалась на Гондвана и Лавразия около 82 миллионов лет назад, что привело к физическому разделению групп (аллопатрия ) и начало его адаптации к новым условиям; Со временем выжившие виды рода падуба приспособились к различным экологическим нишам. Инвазивные виды сорняков Centaurea solstitialis считается примером экологического видообразования - менее чем за 200 лет зародыш репродуктивная изоляция возник в результате адаптации к различиям экологических условий между аборигенными и чужеродными ареалами.[15][16]

Рыба-комар

Параллельное видообразование происходит, например, у рыб-комаров в Багамы, куда Гамбусия рыбы населяют «голубые дыры» - карбонатные пещеры и впадины, затопленные водой - на всех островах. В некоторых норках обитает хищная рыба-хищница. Гобиоморус общежитие, а у других нет крупных хищников, кроме птиц. Авторы исследования проверили экологическое видообразование, измерив три различных набора данных: морфологические данные (для проверки на дивергентный естественный отбор), молекулярные данные (для проверки «репликации эволюции признаков в независимых популяциях» со сходными фенотипами) и выбор партнера. испытания (для проверки репродуктивной изоляции между «экологически расходящимися парами популяций, чем[требуется разъяснение ] экологически схожие »: побочный продукт, являющийся результатом различных черт). Исследование позволило провести естественный эксперимент для проверки эффектов опосредованного хищниками естественного отбора и его побочного продукта: экологического видообразования. Результаты предполагают« сильное подтверждение того, что «гипотеза экологического видообразования» и убедительно подтвердила параллельное видообразование, происходящее в разных голубых дырах.[17]

Сцинки

Другой пример - сцинки, у которых род Плестиодон (ранее Eumeces) имеет сложную эволюционную историю с экологическим видообразованием и параллельным видообразованием трех видов (в пределах двух морфотипов): P. skiltonianus и P. lagunensis, и П. жильберти. П. жильберти Населяет сухие низинные места обитания, имеет более крупный размер тела и однородную сплошную цветную чешую. Два других вида обитают на возвышенностях, имеют меньшие тела и цветные полосы. Члены группы имеют сходные фенотипические стадии на раннем этапе развития, но различаются по своей морфологии на более поздних стадиях. Филогенетический анализ с использованием мтДНК всей группы (включая все виды и подвиды Eumeces группа, населяющая запад США) в сочетании со сравнительными подходами к морфологии и географическому распространению продемонстрировали «примеры параллельной морфологической эволюции ... и предоставили доказательства того, что эта система согласуется с моделью экологического видообразования» из-за «сходства в раннем онтогенезе» траектории и тесная связь между различиями в размере тела и цветовой гамме каждого морфотипа.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Носил П. (2012). Экологическое видообразование. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 280. ISBN  978-0199587117.
  2. ^ Майр, Э. (1942). Систематика и происхождение видов с точки зрения зоолога. Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. п. 337. ISBN  978-0-674-86250-0.
  3. ^ Майр, Э. (1947). «Экологические факторы в видообразовании». Эволюция. 1 (4): 263–288. Дои:10.2307/2405327. JSTOR  2405327.
  4. ^ Ховард Д. Рандл и Патрик Носил (2005), «Экологическое видообразование», Письма об экологии, 8 (3): 336–352, Дои:10.1111 / j.1461-0248.2004.00715.x
  5. ^ Дольф Шлютер (2001), «Экология и происхождение видов», Тенденции в экологии и эволюции, 16 (7): 372–380, Дои:10.1016 / S0169-5347 (01) 02198-X, PMID  11403870
  6. ^ Джеффри С. Маккиннон; и другие. (2004), «Доказательства роли экологии в видообразовании», Природа, 429 (6989): 294–298, Bibcode:2004Натура 429..294M, Дои:10.1038 / природа02556, PMID  15152252, S2CID  2744267
  7. ^ Джеймс М. Собел; и другие. (2009), «Биология видообразования», Эволюция, 64 (2): 295–315, Дои:10.1111 / j.1558-5646.2009.00877.x, PMID  19891628, S2CID  10168162
  8. ^ Гиттенбергер, Э. (1991-08-01). "А как насчет неадаптивного излучения?". Биологический журнал Линнеевского общества. 43 (4): 263–272. Дои:10.1111 / j.1095-8312.1991.tb00598.x. ISSN  0024-4066.
  9. ^ а б Рунделл, Ребекка Дж .; Прайс, Тревор Д. (01.07.2009). «Адаптивная радиация, неадаптивная радиация, экологическое и неэкологическое видообразование». Тенденции в экологии и эволюции. 24 (7): 394–399. Дои:10.1016 / j.tree.2009.02.007. ISSN  0169-5347. PMID  19409647.
  10. ^ Сюй Минцзи; Шоу, Керри Л. (05.02.2020). «Пространственное смешение вызывающих самцов двух близкородственных симпатрических сверчков указывает на полезные гетероспецифические взаимодействия в неадаптивной радиации». Журнал наследственности. 111 (1): 84–91. Дои:10.1093 / jhered / esz062. ISSN  0022-1503. PMID  31782960.
  11. ^ Велленройтер, Марен; Санчес ‐ Гильен, Роза Ана (2016). «Неадаптивное излучение у стрекоз». Эволюционные приложения. 9 (1): 103–118. Дои:10.1111 / eva.12269. ISSN  1752-4571. ЧВК  4780385. PMID  27087842.
  12. ^ Czekanski-Moir, Jesse E .; Рунделл, Ребекка Дж. (01.05.2019). «Экология некологических видов и неадаптивных излучений». Тенденции в экологии и эволюции. 34 (5): 400–415. Дои:10.1016 / j.tree.2019.01.012. ISSN  0169-5347. PMID  30824193.
  13. ^ а б Дольф Шлютер (2009), «Доказательства экологического видообразования и его альтернативы», Наука, 326 (5915): 737–740, Bibcode:2009Sci ... 323..737S, Дои:10.1126 / science.1160006, PMID  19197053, S2CID  307207
  14. ^ Бем Дж. Э., Айвз А. Р., Бафман Дж. У. (2010). «Нарушение изоляции после спаривания и распад пары видов в результате гибридизации». Американский натуралист. 175 (1): 11–26. Дои:10.1086/648559. PMID  19916869.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  15. ^ Монтесинос Д., Сантьяго Г., Каллавей Р. М. (2012). «Неоаллопатрия и быстрая репродуктивная изоляция» (PDF). Американский натуралист. 180 (4): 529–33. Дои:10.1086/667585. HDL:10261/94629. PMID  22976015.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  16. ^ Грэбнер Р., Каллавей Р. М., Монтесинос Д. (2012). «Инвазивные виды растут быстрее, лучше конкурируют и демонстрируют большую эволюцию в сторону увеличения размера семян и роста, чем экзотические неинвазивные сородичи» (PDF). Экология растений. 213 (4): 545–553. Дои:10.1007 / s11258-012-0020-х. HDL:10261/94619. S2CID  17457866.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  17. ^ Р. Брайан Лангерганс; и другие. (2007), "Экологические виды в Гамбусия Рыбы", Эволюция, 61 (9): 2054–2074, Дои:10.1111 / j.1558-5646.2007.00171.x, PMID  17767582, S2CID  16331207
  18. ^ Джонатан К. Ричмонд и Тод В. Ридер (2002), «Доказательства параллельного экологического видообразования у сцинцидных ящериц из Eumeces skiltonianus Группа видов (Squamata: Scincidae) », Эволюция, 56 (7): 1498–1513, Дои:10.1111 / j.0014-3820.2002.tb01461.x, PMID  12206249, S2CID  43310278