Біологія. 9 клас. Козленко

Вид. Виникнення видів. Вид та мікроеволюція

Запам’ятайте терміни: вид, критерії виду, видоутворення

Концепції і визначення виду

Упродовж розвитку еволюційної науки сформувалося декілька концепцій виду. Ряд учених, зокрема видатний шведський систематик Карл Лінней, вважали вид реально існуючою категорією, яка є незмінною з часів створення світу. Мінливість у даній концепції пояснювалася варіацією у певних межах стійкого комплексу певних ознак.

На противагу їй, Ламарк та деякі інші вчені розглядали вид як штучну категорію, придуману людиною для власної зручності. Реальними вважалися лише особини, що фактично існують у природі.

Згідно з біологічною концепцією виду, вид складається не з окремих особин, а з відносно постійних груп — популяцій. Окремий організм є генетично замкнутим, а отже, надходження до нього нових генів неможливе. На відміну від організму, популяція — генетично відкрита, до неї постійно потрапляють нові гени. Вид у цілому, знову ж таки є генетично замкнутим, і не може схрещуватися з іншими видами. Схрещування у межах самого виду здійснюється вільно і є одним із рушіїв мінливості. Окрім цього, всі особини одного і того ж виду єдині екологічно, тобто займають одну і ту ж екологічну нішу.

Загальноприйнятого визначення виду не розроблено. На даний момент біологічним видом вважають сукупність популяцій особин, що вільно схрещуються між собою, здатних до схрещування з утворенням плідного потомства; таку, що характеризується наявністю подібних ознак, окремого ареалу та екологічної ніші.

Критерії виду

Існує певна кількість ознак, за якими можна відрізнити один вид від іншого. Такі ознаки, що дозволяють виявити спільність та відмінність рис особин, що належать до того чи іншого виду, називаються критеріями. Виділяють такі критерії виду:

Морфологічний — подібність особин виду за зовнішньою чи внутрішньою будовою (форма та забарвлення тіла та окремих його частин, розташування органів, тощо). Належність більшості відомих нам особин рослин і тварин до певного виду ми визначаємо за їх загальною відповідністю відомій нам сукупності ознак представників цього виду. Види, що практично не відрізняються між собою за морфологічним критерієм, однак відрізняються за рештою, називаються видами-двійниками.

Фізіологічний — схожість фізіологічних процесів у особин одного виду. Особливо важливою є подібність процесів розмноження, внаслідок чого при схрещуванні особин виду між собою народжується плідне потомство. В той же час різні близькі види можуть мати фізіологічні механізми ізоляції у процесі розмноження.

Біохімічний — базується на подібності біохімічного складу та процесів у представників виду. Як правило, ферменти та інші білки організмів одного виду схожі між собою. За змінами в амінокислотному складі цих білків можна простежити хід еволюції певного виду.

Генетичний — дозволяє визначити належність особин до одного і того ж виду на основі подібності їх спадкового матеріалу — кількості та форми хромосом, наявності специфічних послідовностей у ДНК, тощо. Деякі види-двійники різняться між собою лише кількістю хромосом у каріотипі.

Географічний — наявність у виду певного ареалу мешкання. Межі ареалу можуть бути як дуже широкими, так і дуже вузькими. Види, поширені на великій території, називаються космополітами. Види, що мешкають лише в окремій невеликій місцевості, називаються ендеміками. В Україні, особливо на території Карпат та Криму, мешкає декілька десятків ендемічних видів рослин та тварин (мал. 49).

Екологічний — спільність для всіх особин виду займаної екологічної ніші. Існує низка видів-двійників рослин, що відрізняються між собою здатністю рости на різних типах ґрунтів; тварин, різниця між якими полягає у різниці способів харчування тощо. Деякі види не мають жорсткої екологічної спеціалізації. Перш за все це види, що супроводжують діяльність людини.

Для достовірного підтвердження належності групи особин до окремого виду недостатньо проаналізувати відповідність лише одному критерію. Лише аналіз на відповідність більшості (нерідко усім) критеріям може показати об’єктивну картину.

Мал. 49. Нечуйвітер чаклунський (Hieracium stygium) — ендемік Карпатських гір

Фактори видоутворення

Основним фактором виокремлення нових видів є ізоляція. Існує декілька форм ізоляції, кожна з яких розділяє популяції предкового виду, призводячи до поглиблення відмінностей між ними, і, як наслідок, утворення нових видів.

Географічна ізоляція виникає унаслідок появи між популяціями значної фізичної перешкоди, що унеможливлює пересування та спілкування особин розділених популяцій. Такою перешкодою може бути водойма, гірський хребет, провалля тощо. Під час льодовикового періоду льодовик розділив значну кількість популяцій тварин та рослин, призвівши до утворення нових видів.

За екологічної ізоляції різні популяції проживають на одній території, однак займають різні екотопи, унаслідок чого представники різних популяцій не стикаються одне з одним. Наприклад, різні види дубів у Північній Америці ростуть на ґрунтах різного складу; два близькі види європейських жаб розмножуються з різницею в місяць. У лабораторних умовах вони здатні утворювати гібриди, та в природі ніколи не схрещуються. В деяких видів в якості механізму ізоляції виступає різниця в поведінкових реакціях тварин (перш за все, таких, що супроводжують шлюбні ритуали: внаслідок цього шанси зацікавити самку чи самця іншого виду є надзвичайно низькими і схрещування не відбувається).

Усі механізми ізоляції в кінцевому результаті призводять до генетичної ізоляції особин.

Форми видоутворення

Процес формування нового виду носить назву видоутворення.

Географічне, або алопатричне видоутворення (від лат. allos — різний, patria — батьківщина) відбувається за умов географічної ізоляції популяцій. Опинившись у різних місцевостях внаслідок виникнення перешкоди, популяції починають змінюватися. Це відбувається внаслідок різного проходження в ізольованих популяціях мутаційного процесу.

Прикладом алопатричного видоутворення є різні види в’юрків, досліджені Дарвіном на Галапагоських островах. Еволюція в ізольованих на кожному острові популяціях в’юрків привела до утворення нових видів (мал. 50). В той же час предком усіх цих видів є вид в’юрків, що мешкає на континенті.

Екологічне, або симпатричне видоутворення (від лат. sim — такий, тотожній, patria — батьківщина) пов’язане із процесами репродуктивної ізоляції популяцій. Існує декілька теорій виникнення такої ізоляції — внаслідок хромосомних перебудов, різниці в екологічній спеціалізації популяцій, гібридогенного видоутворення (утворення нового виду внаслідок випадкового успішного схрещування особин різних видів тощо). Результатом однак є неможливість вільного схрещування між ізольованими популяціями, а також подальше проходження мутаційного процесу та природного добору на його основі у різних напрямках. Зокрема, у африканському озері Вікторія мешкає кількасот видів риб-цихлід, що відрізняються між собою за низкою ознак, однак всі походять від одного предкового виду.

Різні способи видоутворення не є відділеними одне від одного. Часто виникнення нового виду є результатом тривалої взаємодії цих способів.

Мал. 50. Різні види в'юрків, які виникли внаслідок адаптації до різної їжі на окремих островах Галапагоського архіпелагу

Мікроеволюція

Процес мікроеволюції полягає у зміні частот фенотипових ознак та алелів, що їх визначають, у популяції. Такі зміни ведуть до змін всередині самого виду і, як наслідок, до видоутворення.

Мікроеволюційні зміни у популяціях відбуваються під впливом низки елементарних еволюційних факторів: мутаційного процесу, комбінативної мінливості, перенесення та дрейфу генів, «ефекту засновника», популяційних хвиль, ізоляції, природного добору тощо. Всі ці фактори призводять до зміни частот алелів у популяції. Таким чином елементарним матеріалом мікроеволюції є мутації, а елементарною одиницею мікроеволюційного процесу — популяція. Внаслідок дії природного добору на піддані таким змінам популяції відбувається їх диференціація з подальшим утворенням нового виду. Вище наведені факти є базою синтетичної теорії еволюції.

Концепцію мікроеволюції та видоутворення як її результату стало можливим розробити лише після відокремлення генетики як галузі біологічної науки. Особливо велика роль у створенні підґрунтя для досліджень мікроеволюційного процесу належить популяційній генетиці та відкритим її методами закономірностям формування співвідношень між частотами алелів та ознак у популяції.

  • 1. Оберіть вид та схарактеризуйте його за критеріями виду.
  • 2. В яких випадках застосування одного (або кількох) критерії виду не дає достатньої інформації, чи належать дві особини до одного біологічного виду? Як зміниться відповідь, якщо будуть порівнюватися не особини, а популяції?
  • 3. Як ви гадаєте, який зі способів видоутворення є більш поширеним в природі?

Обговоріть у групах

Які механізми ізолюють окремі популяції людини від інших? Наведіть приклади. Чи може з таких популяцій утворитися кілька самостійних видів?