Репродуктивная изоляция

Репродуктивная изоляция включает в себя биологические барьеры, которые препятствуют успешному скрещиванию представителей разных видов, и её эволюция является центральным событием видообразования.

Definition

Репродуктивная изоляция — это совокупность наследуемых барьеров, которые уменьшают или предотвращают поток генов между популяциями. Презиготические барьеры действуют до оплодотворения, тогда как постзиготические барьеры снижают жизнеспособность или фертильность гибридов после оплодотворения.

Scope

Эта тема охватывает классификацию репродуктивных барьеров на презиготические и постзиготические категории, генетическую основу нежизнеспособности и стерильности гибридов через несовместимости Добжанского-Мёллера, роль усиления в укреплении презиготической изоляции, а также то, как барьеры накапливаются по мере расхождения популяций.

Core questions

• Как классифицируются репродуктивные барьеры на презиготические и постзиготические?
• Какова генетическая основа нежизнеспособности и стерильности гибридов?
• Как отбор может усилить презиготическую изоляцию посредством усиления?
• В каком порядке обычно накапливаются репродуктивные барьеры в процессе дивергенции?

Key theories

Несовместимости Добжанского-Мёллера

Нежизнеспособность и стерильность гибридов возникают из-за негативных взаимодействий между генами, которые разошлись независимо в каждой популяции и никогда не тестировались вместе, что объясняет постзиготическую изоляцию без того, чтобы какая-либо особь была неприспособленной в своей собственной линии.

Усиление

Когда гибриды неприспособлены, естественный отбор может способствовать более сильной презиготической изоляции, отбирая против затратной гибридизации, что ускоряет завершение видообразования.

Mechanisms

Презиготические барьеры включают экологическую или средовую изоляцию, временную изоляцию по срокам размножения, поведенческую изоляцию через выбор партнера, механическую несовместимость и гаметическую изоляцию. Постзиготические барьеры включают внутреннюю нежизнеспособность и стерильность гибридов, которые возникают из-за несовместимостей Добжанского-Мёллера между независимо эволюционировавшими аллелями, а также внешние барьеры, когда гибриды плохо приспособлены к доступным нишам. В случаях, когда гибридизация является затратной, усиление укрепляет презиготические барьеры. Полная изоляция является кумулятивным эффектом всех барьеров, действующих последовательно, поэтому даже частичные барьеры могут существенно ограничивать поток генов.

Clinical relevance

Понимание репродуктивных барьеров помогает в управлении гибридизацией между домашними и дикими видами, контроле комплексов видов-вредителей и переносчиков, а также в природоохранных решениях, где гибридизация угрожает генетической целостности исчезающих таксонов.

History

Добжанский в 1937 году и Мёллер в 1940-х годах независимо объяснили гибридную несовместимость взаимодействиями между разошедшимися генами. Сравнительные анализы Койна и Орра позднее количественно оценили, как изоляция накапливается с генетическим расстоянием, и прояснили условия, при которых действует усиление.

Debates

Насколько важно усиление?

Является ли отбор против гибридов обычным движущим фактором окончательного усиления презиготической изоляции, или же изоляция возникает в основном как побочный продукт дивергенции, остается активным вопросом.

Key figures

• Theodosius Dobzhansky
• Hermann J. Muller
• Jerry Coyne
• H. Allen Orr

Seminal works

• dobzhansky1937
• coyneOrr2004
• futuyma2017

Frequently asked questions

В чем разница между презиготической и постзиготической изоляцией?

Презиготические барьеры предотвращают спаривание или оплодотворение, тогда как постзиготические барьеры снижают жизнеспособность или фертильность гибридов после образования зиготы.

Почему многие гибриды стерильны или нежизнеспособны?

Часто из-за несовместимостей Добжанского-Мёллера: гены, которые эволюционировали независимо в каждом родительском виде, плохо взаимодействуют при объединении в гибриде, хотя каждый из них прекрасно функционирует в своем собственном генетическом фоне.