אף אחד לא יכחיש שהמציאות סביבנו הרמונית ומושלמת. זה לא משנה במה ובמי אדם מאמין, אבל סביבו הוא רואה לא רק יופי וגיוון, אלא גם סדר הרמוני שבו אין מקום לכאוס. כדאיות ברורה במיוחד באה לידי ביטוי בעולם היצורים החיים. כל דבר חלש, מכוער, שאינו מסוגל להתרבות צאצאים בריאים נסחף על ידי פעולתם של גורמים אבולוציוניים, בעיקר הברירה הטבעית. לא התפקיד האחרון בו ממלא תהליך ביולוגי כמו בידוד רבייה.
זה, כמו גם צורות אחרות של מנגנוני הגנה השומרים על מאגר הגנים של קהילות צמחים, בעלי חיים ובני אדם, נשקול במאמר זה.
העברת מאפיינים תורשתיים היא המאפיין העיקרי של חומר חי
רבייה היא התהליך החשוב ביותר, שבזכותו מתאפשר עצם קיומה של תופעת החייםעל הקרקע. ללא קשר לרמת הארגון שלו, מפרוטוזואה ועד יונקים, ההפריה (בצמחים - האבקה), המובילה להופעת צאצאים פוריים וקיימא, מתרחשת רק בין פרטים המשתייכים לאוכלוסייה מאותו מין ביולוגי. ברור שקיימים מנגנוני בידוד טבעיים השולטים בהזדווגות או האבקה.
כמובן, האפשרות של מקרים של מעבר בין-ספציפי אינה נכללת. הם מתרחשים הן בתנאים טבעיים ומבוצעים באופן מלאכותי - על ידי אדם, אך תמיד מובילים להופעת צאצאים עם יכולת מוחלשת או כלאיים סטריליים. די להיזכר בפרדות הסטריליות - הצאצאים שהתקבלו מחציית חמור וסוסה. כפי שניתן לראות, פועלים כאן כוחות מסוימים, אשר יכולים להיחשב כסוגים מסוימים של מנגנוני בידוד. בוא נגדיר אותם ביתר פירוט.
סיווג תהליכים המובילים ליציבות מאגר הגנים של האוכלוסיות
בדוקטרינה האבולוציונית, שהיא תוצר של העבודה המדעית המשותפת של מדעני טבע כמו Ch. Darwin, A. N. Severtsov, G. Spencer, מחשיב את התופעות הנרחבות הבאות התורמות ליציבות קיומם של מינים ביולוגיים: זהו בידוד גיאוגרפי, רבייה ואקולוגי. מדור הביולוגיה - גנטיקה של אוכלוסיות, עוסק בחקר השינויים המתרחשים במאגר הגנים של קהילות של אורגניזמים חיים. הם תוצאה של גורמים כמו גלי חיים וסחיפה גנטית.
ענף הביולוגיה הנ ל קובע את תפקידם של גורמי הגנה שמטרתם לשמר את השמרנות של קריוטיפים של פרטים באוכלוסייה ולמנוע מעברים בין-אוכלוסיות. לאחר מכן, נגלה אילו מנגנוני בידוד נקראים אקולוגיים, ומהי משמעותם בשמירה על הרכב הגנים ללא שינוי באוכלוסייה.
תפקידם של תנאי הסביבה בשימור מאגר הגנים של קהילות של אורגניזמים חיים
כתוצאה מפילוגנזה - התפתחות היסטורית של מין, הפרטים שלו יוצרים אוכלוסיות שחיות בגבולות טריטוריה מסוימת, הנקראת הטווח. אורגניזמים של צמחים ובעלי חיים מקיימים אינטראקציה עם גורמים סביבתיים, כמו גם עם קהילות של מינים אחרים שחיים בטריטוריה נתונה, כלומר, הם תופסים נישה אקולוגית מסוימת. כדי להפחית את חומרת התחרות בין אוכלוסיות מאותו מין, ישנם מנגנוני בידוד מסוימים המבטיחים, למשל, שהדרישות של שתי הקבוצות לגבי סוג המזון שונות. לפיכך, חיפושית האפונה יוצרת שתי קהילות של חרקים: האחת ניזונה מזרעי אפונה, והשנייה משעועית.
בתקופת הרבייה, בשל העובדה שגידולי מספוא גדלים באזורים שונים, האורגניזמים של שתי האוכלוסיות אינם מתרבים.
תזמון הרבייה וחשיבותם בהבטחת היציבות הגנטית של האוכלוסייה
לגורמים המעכבים באופן משמעותי, או אפילו מונעים לחלוטין האבקה או הזדווגות בין אורגניזמים של אותו שיטתיבקטגוריה, נוכל לכלול מנגנוני בידוד השולטים בתזמון ההתרבות של פרטים. לדוגמה, הפריחה של אחו עשב כחול, הגדל בפה של נהרות, קשורה לזמן סיום המבול האביבי. צמחים החיים ישירות על החוף, ובתקופת ההצפה לאורך זמן מתחת למים, פורחים מאוחר יותר מאשר אותם פרטים שהיו תחת השפעת השיטפון לזמן קצר, או לא הוצפו כלל. מסיבות ברורות, אין פנמיקסיה (האבקה צולבת) בין צמחים החיים בחלקים שונים של האחו, מאחר שהאבקה שלהם מבשילה בזמנים שונים. כתוצאה מכך, נוצרות מספר אוכלוסיות של אחו עשב אחו, השונות במונחים של רבייה.
התפקיד האבולוציוני של הבידוד
גנטיקה של האוכלוסיה ביססה את העובדה שחוסר האפשרות של תהליך החלפת גנים בין אורגניזמים מגזעים או קהילות שונות מוביל לכך שסוגים שונים לחלוטין של מוטציות מתרחשים בגנוטיפים של פרטים, ותדירות ההתרחשות של גם אללים דומיננטיים ורצסיביים משתנים. זה מוביל לעובדה שמאגרי הגנים של האוכלוסיות שונים זה מזה יותר ויותר. אי התאמה זו תעסוק קודם כל בצורות של הסתגלות לגורמים סביבתיים אביוטיים. במה זה תלוי?
פעולה מורכבת של סוגים שונים של בידוד
זה מבוסס על מנגנוני בידוד אקולוגיים ורביות מחוברים זה לזה. הביולוגיה, בפרט, החלק שלה - תורת האבולוציה, חושפת את השפעתם על ביטוי של תהליך גלובלי כמו התבדרות, כלומרהתבדלות של סימנים ותכונות של אורגניזמים. היא עומדת בבסיס המיקרו-אבולוציה, תהליך שמוביל להיווצרות תת-מין ראשון, ולאחר מכן מינים ביולוגיים חדשים בטבע.
איך מתרחש בידוד גיאוגרפי
הן בבוטניקה והן בזואולוגיה, מדענים מקדישים תשומת לב רצינית לגורם שמפחית את ההסתברות להתרבות חופשית בין פרטים מאותו מין לכמעט אפס. זה נקרא בידוד גיאוגרפי. התברר ששינוי חד בשטח מלווה בהכרח בהופעת מכשולים המובילים להבדלים קרדינליים באורגניזמים.
הם נוגעים, קודם כל, לעיתוי ההבשלה של גמטות, זמן ההזדווגות או ההאבקה. ניתן לשלב את כל הגורמים הללו תחת מונח אחד - בידוד רבייה. מהן ההשלכות על קיומה של האוכלוסייה שהיא מובילה אליה?
אי התאמות
מדענים גילו שאוכלוסיות של אורגניזמים עם גנום דומה בתחילה רוכשות יותר ויותר תכונות שונות לאורך זמן, הן בשל היעלמותה של אספקת מזון בודדת והן מהאפשרות להתרבות חופשית. מחסומים פיזיים בלתי עבירים בצורה של הפסקות יבשות, התרוממות רכסי הרים וגלישת נהרות מבודדים קהילות של פרטים זו מזו. זו הדרך שבה הטבע מתפתח. הדוגמאות שלהלן ממחישות את הבידוד הגיאוגרפי כמנגנון חשוב להתייחסות. לפיכך, לקבוצות של יונקי כיס באוסטרליה, לאחר היפרדותה מהיבשת העתיקה של גונדוואנה, יש משמעותהבדלים אנטומיים ופיזיולוגיים ממיני בעלי חיים אירופיים מודרניים שהתעוררו לאחר הקרחון הגדול.
צ'. דרווין על מנגנוני ההתארגנות
היוצר המפורסם בעולם של תיאוריית הברירה הטבעית, חוקר הטבע האנגלי צ'ארלס דרווין, זיהה את הכוחות המניעים של האבולוציה, מה שהוביל להופעתם של מעמדות, סדרים ומשפחות חדשות של אורגניזמים חיים. גם בכתביו תיאר המדען את מנגנוני הבידוד הגיאוגרפיים והסביבתיים. הוא שאב דוגמאות לביטוי שלהם מתצפיות שנעשו במהלך מסעו המפורסם ברחבי העולם. דרווין ראה וצייר סוגים שונים של חוחיות החיים באיי גלפגוס. לציפורים היו הבדלים קרדינליים בצורת המקור, בגודל הגוף, ואכלו מזונות שונים.
כשהצלבה בין פרטים איבדה לחלוטין את היכולת ליצור צאצאים פוריים. לדברי החוקר, המרחקים הגדולים בין האיים וההבדלים בחי ובצומח שלהם הביאו להיווצרותם של כמה תת-מינים, שהפכו לאחר מכן למינים עצמאיים. שקלנו עוד כיוון אחד של אבולוציה, המוביל להיווצרות מינים ביולוגיים חדשים, שלאורכם כל הטבע החי מתקדם קדימה. הדוגמאות ששקלנו לעיל מוכיחות את התפקיד החשוב של מנגנונים מרחביים המונעים את הסבירות להצלבות בין אורגניזמים מאוכלוסיות שונות, מה שמוביל בסופו של דבר להופעתם של יחידות שיטתיות חדשות.
