Hvad sker der, når dyr udvikler sig isoleret?

Har du nogensinde undret dig over, hvordan isbjørne blev hvide? Det giver perfekt mening; de hvide bjørne smelter let ind i det hvide arktiske terræn. Det gør det svært for deres bytte at se dem nærme sig, og dette har givet dem mulighed for at overleve i årtusinder i polarområdet. Isbjørne udviklede sig til at tilpasse sig deres miljø. Hver art tilpasser sig gennem generationerne for at overleve i sit levested, ellers står den over for udryddelse.

Men isbjørnens hvidhed bliver noget nysgerrig, når man tænker på det, på én gang, de menes at have forgrenet sig fra brunbjørnens stamtræ [kilde:Polar Bears International]. Så hvordan blev nogle brune bjørne præcis til isbjørne?

Ligesom alle andre arter, der divergerer - deler sig i to eller flere forskellige arter - gennemgik brune bjørne og isbjørne en speciation begivenhed . Dette er en forekomst, hvor medlemmer af samme art adskiller sig indtil, af en række forskellige mulige årsager, de er ikke længere i stand til at reproducere med hinanden. Det betyder, at der ikke længere er en genetisk flow mellem arterne.

Genetisk flow er betegnelsen for potentialet for genetiske forskelle i en enkelt art, der skal føres rundt i en art. To medlemmer af en art, der kan parre sig, kan passere gener mellem dem. Tænk på det på denne måde:Din mors gener adskiller sig fra din fars. Hver bragte sin egen slægt til din opfattelse, og du er resultatet af disse slægter, denne genetiske strøm. Når der ikke længere er en genetisk strømning mellem medlemmer af en tidligere enkelt art, reproduktiv isolation er opfyldt. De deler ikke længere den samme genpulje. Når dette sker, speciering er fuldført, og den ene art er nu blevet til to (eller flere).

Men hvordan foregår speciering? Evolutionister har stadig ikke et endeligt svar. Der er en række forskellige ideer om, hvordan reproduktiv isolation kan finde sted. På den næste side, vi tager et kig på de betingelser, hvorunder forskere formoder, at speciering finder sted.

1. Typer af speciering
2. Gradvis vs. punktlig
3. Lidt om ølivet

Typer af speciering

Speciationshændelser menes at ske under en række betingelser. Forskere mener generelt, at det finder sted, fordi medlemmer af den samme art er blevet isoleret fra hinanden. Der er fire former for speciering, som evolutionister har identificeret som værende de mest sandsynlige forklaringer på speciering.

I tilfælde af allopatrisk speciering , en egentlig geografisk grænse adskiller arten fysisk. En flod eller en bjergkæde, for eksempel, kan få en art til at afvige.

Med parapatrisk speciering , en art er spredt ud over store områder med forskellige miljøer. De tilpasser sig disse nye områder og bliver gradvist separate arter. Der er ingen definerende geografisk egenskab, der adskiller disse dyr - de kan blive separate arter simpelthen på grund af den afstand, der adskiller grupperne.

Peripatrisk speciering opstår, når en lille gruppe bliver isoleret fra artens hovedkrop. Da denne klynge kun er en lille del af hele populationen af ​​arten, alle de genetiske forskelle, der gør arten robust, er muligvis ikke til stede. Dette præsenterer, hvad evolutionære biologer kalder a flaskehals . Nogle af de gener, der flyder inden for en art, er blevet klippet af og adskilt fra genpuljen.

I en evolutionær flaskehals, en lille befolkning har succes med at producere efterfølgende generationer. Dette er sket på forskellige tidspunkter i menneskets historie. De fleste europæere, for eksempel, er alle efterkommere af kun et par hundrede forfædre, der levede midt i en flaskehals [kilde:The Polymath].

Selvom en lille gruppe kan have succes med at genbefolke, der er konsekvenser, der kan opstå fra en flaskehals. Generne i denne lille befolkning vil blive robuste, da den genetiske strømning er meget større end den ville være i en større befolkning, hvor genetiske forskelle - herunder abnormiteter - spredes. Dette kaldes grundlægger effekt . Generne til stiftende medlemmer af det, der til sidst bliver til en stor befolkning, bliver meget hyppigere, end de ligner, større befolkninger. Flere medlemmer af en Amish -sekt i Pennsylvania lider af mikrocefali, en generelt dødelig sygdom, hvor hjernen ikke når sin fulde størrelse. Disse Amish stammer alle fra et enkelt par, der ankom til Pennsylvania i det 18. århundrede.

I tilfælde af sympatisk speciering , medlemmer af en art lever fortsat side om side, men stadig adskilt i forskellige arter. For eksempel, nogle insekter fodrer og formerer sig på en enkelt frugtform. Hvis nogle medlemmer af denne art prøver en anden frugtform, deres afkom kan også blive rejst til at besøge den frugt. Hvis dette sker, medlemmerne af en art kan divergeres i to arter udelukkende baseret på den frugt, de fodrer med og lægger æg i.

I hver af disse former for speciering, arten skal undergå processen med reproduktiv isolering. For eksempel, moderen udviklede sig til at danne forskellige kønsorganer, og medlemmer blev fysisk ude af stand til at parre sig med hinanden. Reproduktiv isolation behøver ikke være så drastisk, imidlertid. Medlemmer af en enkelt art kan udvikle sig til at skabe forskellige parringsritualer, dem, der ikke vil tiltrække medlemmer af de andre arter. De kan også parre sig på forskellige tidspunkter af dagen, måned, sæson eller år. Eller de kan udvikle sig til at parre sig forskellige steder, for eksempel på to forskellige frugttyper, som i eksemplet ovenfor for sympatrisk speciering.

Så når en population befinder sig isoleret på en eller anden måde fra resten af ​​en art, speciering opstår, ret? Ikke nødvendigvis. Få mere at vide om uenigheden om speciering på den næste side.

Gradvis vs. punktlig

Det lader til, at når medlemmer af en art ender med at blive isoleret fra andre medlemmer af deres art, vil der sandsynligvis forekomme en speciationshændelse. Forskere kan sammenligne generne for lignende arter for at vise, at det fælles DNA, de deler, stærkt tyder på, at de to arter tidligere var en. Men hvordan foregår denne proces? Desværre, evolutionister har ikke været i stand til præcist at fastslå, hvordan speciering foregår. I stedet, to hovedlejre har udviklet sig, så at sige, med meget forskellige meninger om, hvordan processen med speciering foregår.

Der er dem, der tror på fyletisk gradualisme , tanken om, at specieringsprocessen finder sted konstant og over lange perioder. Andre tror på punkteret ligevægt . Disse mennesker tror, ​​at speciering finder sted i hurtige spring og starter, med lange perioder mellem begivenhederne. Begge grupper har fossilrekord at kæmpe med.

Den fossile rekord er summen af ​​alle de fossiler, der hidtil er blevet opdaget. Placeret sammen, de danner et relativt klart billede af livets udvikling på Jorden. Men der er, imidlertid, huller i fossilrekorden - perioder, hvor nye arter pludselig dukker op uden nogen tilsyneladende overgang fra en art til en radikalt anderledes, beslægtede arter.

Dem, der abonnerer på punkteret ligevægt, siger, at den fossile rekord er et bevis på, at deres teori om speciering er den korrekte. Hvis speciering finder sted i pludselige spring og starter, der bør ikke være registreret overgang fra en art til en søsterart. I stedet, medlemmer af en art befinder sig reproduktivt isolerede fra andre medlemmer og pludselig, speciering opstår.

For gradualisterne - der generelt hævder blandt deres rækker Charles Darwin, evolutionsteoriens fader - den fossile rekord er simpelthen ufuldstændig. Specificeringsprocessen inkluderer en lang overgang fra en art til en beslægtet art. I gradualisternes øjne, disse overgangsmedlemmer er simpelthen ikke blevet fjernet fra lagene af silt og sten på jorden endnu. Med andre ord, den fossile rekord, til gradualisterne, er simpelthen ufuldstændig.

Men striden om, hvordan speciering sker, kan bringes til ro. Et perfekt naturligt eksperiment har bogstaveligt talt skyllet i land. Og indstillingen kunne ikke være mere perfekt. For at finde ud af det, læs den næste side.

Lidt om ølivet

I midten af ​​september 1995 blev Orkanen Marilyn ramte Caribien. Stormen dræbte mindst 13 mennesker og forårsagede mere end $ 2 milliarder i skader. Mange mennesker mistede deres hjem på grund af orkanens kraft. Men ikke alle, der blev påvirket af Marilyn, var mennesker. En gruppe på 15 grønne leguaner formodes at have drevet fra øen Guadeloupe til Anguilla efter at have holdt fast i stormrester i tre uger. Da de grønne leguaner satte deres fod på Anguilla, de blev potentielle stiftende medlemmer af en ny art.

Hvis processen med speciering finder sted, det kan tage et stykke tid - hvis gradualisterne har ret. Eller det kan ske ret hurtigt, som den punkterede ligevægtstilhængere tror. Selvfølgelig, leguanerne lever muligvis ikke længe nok til at trives i deres nye miljø, hvis de ikke er i stand til hurtigt at tilpasse sig forskellene i livet i Anguilla.

Men indstillingen af ​​leguanens nye miljø taler meget om evolutionær isolation. På øen, leguanerne er fysisk isolerede og kan udvikle sig til at blive reproduktivt isolerede fra de andre medlemmer af deres art. Øer repræsenterer det ultimative i isolation. Som sådan, øen har produceret nogle radikale svingninger fænotyper - ydre egenskaber- blandt arter. Både gigantisme og dværgisme er blevet opdaget som følge af speciering.

Måske har ingen nylig eksempler på radikal udvikling mod de små været så dokumenteret som tilfældet med Homo floresiensis . På Flores, en ø i Indonesien, et lille kranium blev opdaget i 2005. Det var lille, på størrelse med en chimpans kranium og det er nok hvad kraniets opdagere ville have troet det var - hvis det ikke også var blevet omgivet af flere primitive værktøjer. Disse værktøjer antydede, at kraniet tilhørte et menneske, eller i det mindste en menneskelig slægtning. Men for et kranium, der er så lille, det ville have været et meget lille menneske. Test af kraniet viste, at den person, den tilhørte, havde levet 18, 000 år siden på Flores. Beregning ud fra kraniets størrelse forskerne, der fandt det, mente, at personen var bare mere end 3 fod høj. Nyheder om fundet rystede den videnskabelige verden, og fangede endda fantasien hos nogle af den brede offentlighed.

Hvorvidt kraniet repræsenterer en ny type mennesker eller ej, bliver udfordret. Forskere ved Penn State University mener, at kraniet fundet repræsenterer en Homo sapiens som led af en udviklingssygdom - mikrocefali, ligesom Amish -gruppen i Pennsylvania. Men forestillingen om, at en gruppe små mennesker, adskilt fra Homo sapiens udviklet sig på en ø er et eksempel på, hvad man kalder ø -regel - en generalisering om speciering, hvor dyr på øer ofte vokser meget mindre eller større end deres fætre på fastlandet.

Biologer forsøger stadig at forklare, hvorfor dette sker. Den mest logiske forklaring er, at miljøpreset på en ø er meget anderledes end på fastlandet. De mindre øer tilbyder færre fødekilder. Dette ser ud til at forklare dværgvækst, der findes i mange arter. Men hvad med dem, der vokser til gigantiske proportioner, som Komodo -dragen? Det er muligt, at disse arter har udviklet sig til at være større end deres fætre, fordi øer tilbyder færre rovdyr og mindre konkurrence om de tilgængelige fødekilder.

Den herskende teori om øreglen er, at en række lokale miljøfaktorer får dyr i ø -isolation til at udvikle sig til at være store eller små. Det er muligt, at der ikke er nogen tommelfingerregel, der tegner sig for hele øudviklingen over hele linjen. Måske vil Anguillas nyeste ankomster - de grønne leguaner - kaste lys over øens styre, samt speciering.

For mere information om evolution og andre relaterede emner, besøg den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer evolution
• Sådan fungerer genpuljer
• Sådan fungerer befolkningen
• Sådan fungerer DNA
• Sådan fungerer fossiler
• 11 Dyr, der bruger camouflage

Flere store links

• Nova's Look på Natural History of the Seychelles Islands
• University of California - Berkeleys forståelse af evolution
• Det uofficielle Stephen Jay Gould -arkiv

Kilder

• Eldridge, Niles et al. "Dynamik i evolutionær stase." Paleobiologi. 2005. http://www.nileseldredge.com/pdf_files/Dynamics_of_ Evolutionary_Stasis.pdf
• Farabee, Mike Ph.D. "Det moderne syn på evolution." Estrella Mountain Community College. http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookEVOLII.html
• Fergus, Charles. "Lille kranium, kæmpe kontrovers. "Penn State University. 23. april, 2007. http://www.rps.psu.edu/indepth/hobbit1.html
• Ferguson, Michael. "Evolutionære flaskehalse og assortiv parring hos mennesker." Polymath. http://www.dubage.com/API/ThePolymath/1.1/ThePolymath0701ebam.html
• Gould, Stephen Jay og Eldredge, Niles. "Punkteret ligevægt bliver voksen." Natur. 18. november kl. 1993. http://dba.fc.ul.pt/evo/textos/gould_eldredge_1993.pdf
• Kettlewell, Julianna. "Sommerfugl låser op for evolutionens hemmelighed." BBC 24. juli, 2005. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4708459.stm
• Milius, Susan. "Kan leguaner ride på tømmerflåder i 200 miles? - Leguaner fundet på Anguilla kan være skyllet i land på orkanrester fra Guadeloupe." Science News. 24. oktober kl. 1998. http://findarticles.com/p/articles/mi_m1200/is_n17_v154/ai_21260732
• I morgen, Betty Hearn og Ragsdale, A. Kathleen. "Tidligt svar på orkanen Marilyn på De Amerikanske Jomfruøer." Florida International University. 11. juni kl. 1996. http://www.colorado.edu/hazards/research/qr/qr82.html
• Ridley, Mærke. "Perifer isolation." Udvikling. http://www.blackwellpublishing.com/ridley/a-z/Peripheral_isolation.asp
• Tyson, Peter. "Hvorfor yngler øer giganter (og undertiden dværge)?" Nova. November 2000. http://www.pbs.org/wgbh/nova/eden/giants.html
• "Bevis for speciering." Forståelse af evolution. http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article//evo_45
• "Udvikling." Isbjørne International. http://www.polarbearsinternational.org/polar-bears-in-depth/evolution/
• "Hvordan påvirker isolation evolutionsteorien." Alt om videnskab. http://www.allaboutscience.org/how-does-isolation- affect-the-evolution-theory-faq.htm
• "Modeller af speciering." Brown University. http://biomed.brown.edu/Courses/BIO48/21.Models.HTML
• "Filetisk gradualisme." Blackwell Publishing. http://www.blackwellpublishing.com/ridley/a-z/Phyletic_gradualism.asp