รูปแบบของการเกิดสปีชีส์

รูปแบบของการเกิดสปีชีส์จำแนกวิธีการที่ประชากรเกิดความแตกต่างกันจนกลายเป็นสปีชีส์ โดยพิจารณาจากความสัมพันธ์ทางภูมิศาสตร์และกลไกทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้อง ตั้งแต่การแยกตัวออกจากกันอย่างสมบูรณ์ไปจนถึงการมีพื้นที่ทับซ้อนกัน

Definition

รูปแบบของการเกิดสปีชีส์คือหมวดหมู่ที่อธิบายเงื่อนไขที่ทำให้เกิดสปีชีส์ โดยกำหนดจากความสัมพันธ์เชิงพื้นที่และการไหลของยีนที่เกิดขึ้นระหว่างประชากรที่กำลังแตกต่างกัน การเกิดสปีชีส์แบบ allopatric เกี่ยวข้องกับการแยกตัวทางภูมิศาสตร์ ในขณะที่การเกิดสปีชีส์แบบ sympatric เกิดขึ้นโดยไม่มีการแยกตัวดังกล่าว

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมรูปแบบทางภูมิศาสตร์ของการเกิดสปีชีส์ ได้แก่ allopatric, peripatric, parapatric และ sympatric รวมถึงบทบาทของการไหลของยีนในการต่อต้านหรืออนุญาตให้เกิดความแตกต่าง และกลไกพิเศษ เช่น polyploidy และ ecological speciation ที่สามารถสร้างสปีชีส์ได้อย่างรวดเร็ว

Core questions

• การเกิดสปีชีส์แบบ allopatric, peripatric, parapatric และ sympatric แตกต่างกันอย่างไร?
• เหตุใดการไหลของยีนจึงทำให้การเกิดความแตกต่างทำได้ยากขึ้น และจะเอาชนะได้อย่างไร?
• Polyploidy สามารถสร้างสปีชีส์ใหม่ได้ในชั่วอายุคนเดียวได้อย่างไร?
• Ecological speciation คืออะไร และการคัดเลือกที่แตกต่างกันขับเคลื่อนมันได้อย่างไร?

Key theories

การเกิดสปีชีส์แบบ Allopatric

การแยกตัวทางภูมิศาสตร์จะขจัดกระบวนการไหลของยีน ทำให้ประชากรสามารถแตกต่างกันได้ด้วยการคัดเลือกและการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่ม จนกระทั่งเกิดการแยกตัวทางการสืบพันธุ์ขึ้นเป็นผลพลอยได้ ซึ่งเป็นรูปแบบที่ได้รับการสนับสนุนมากที่สุด

การเกิดสปีชีส์เชิงนิเวศ (Ecological speciation)

การคัดเลือกโดยธรรมชาติที่แตกต่างกันระหว่างสภาพแวดล้อมขับเคลื่อนวิวัฒนาการของการแยกตัวทางการสืบพันธุ์ ดังนั้นการปรับตัวเข้ากับช่องว่างทางนิเวศวิทยาที่แตกต่างกันสามารถสร้างสปีชีส์ใหม่ได้แม้จะมีการไหลของยีนอยู่บ้าง

Mechanisms

ในการเกิดสปีชีส์แบบ allopatric อุปสรรคทางภูมิศาสตร์จะแบ่งพื้นที่ออกเป็นส่วนๆ และประชากรที่แยกตัวออกไปจะแตกต่างกันอย่างอิสระ การเกิดสปีชีส์แบบ peripatric เกี่ยวข้องกับการแยกตัวของประชากรกลุ่มเล็กๆ ที่อยู่รอบนอก ซึ่งการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่ม (drift) และการคัดเลือก (selection) มีผลอย่างมาก การเกิดสปีชีส์แบบ parapatric เกิดขึ้นในพื้นที่ต่อเนื่องที่มีการไหลของยีนจำกัดตามแนวลาดชันของสิ่งแวดล้อม และการเกิดสปีชีส์แบบ sympatric เกิดขึ้นภายในพื้นที่เดียวกัน แม้จะมีแรงกดดันจากการไหลของยีนที่ทำให้เกิดความสม่ำเสมอ โดยทั่วไปแล้วต้องอาศัยการคัดเลือกที่ก่อกวนอย่างรุนแรงและการจับคู่แบบเลือกคู่ (assortative mating) Polyploidy สร้างการแยกตัวทางการสืบพันธุ์ได้ทันทีผ่านการเพิ่มจำนวนโครโมโซมเป็นสองเท่า โดยเฉพาะในพืช และ ecological speciation เกิดขึ้นเมื่อการคัดเลือกที่แตกต่างกันสร้างอุปสรรคอันเป็นผลข้างเคียงของการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะถิ่น

Clinical relevance

การระบุรูปแบบของการเกิดสปีชีส์ในกลุ่มศัตรูพืช พาหะนำโรค และพืชป่าที่เกี่ยวข้องกับการเพาะปลูก จะช่วยในการจัดการ ในขณะที่รูปแบบที่รวดเร็ว เช่น polyploidy และ ecological speciation มีความสำคัญในการปรับปรุงพันธุ์พืช และในการทำนายว่าสิ่งมีชีวิตจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมอย่างไร

History

Mayr เป็นผู้สนับสนุนหลักของการเกิดสปีชีส์แบบ allopatric และ peripatric ในการสังเคราะห์สมัยใหม่ บทความของ Ehrlich และ Raven ในปี 1969 ตั้งคำถามถึงความแข็งแกร่งของการไหลของยีนที่เชื่อกันว่าช่วยรักษาสปีชีส์ไว้ด้วยกัน ซึ่งช่วยเปิดทางให้เกิดแบบจำลอง parapatric และ ecological ที่ได้รับการสนับสนุนเชิงประจักษ์ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา

Debates

การเกิดสปีชีส์สามารถเกิดขึ้นได้ในแบบ sympatry หรือไม่?

การที่สปีชีส์ใหม่จะเกิดขึ้นได้โดยไม่มีการแยกตัวทางภูมิศาสตร์เลยนั้นยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ภายใต้การคัดเลือกที่ก่อกวนอย่างรุนแรง แต่ตัวอย่างเชิงประจักษ์ที่ชัดเจนค่อนข้างหายาก

Key figures

• Ernst Mayr
• Paul Ehrlich
• Peter Raven
• Dolph Schluter

Seminal works

• coyneOrr2004
• ehrlichRaven1969
• futuyma2017

Frequently asked questions

รูปแบบของการเกิดสปีชีส์แบบใดที่พบได้บ่อยที่สุด?

การเกิดสปีชีส์แบบ Allopatric ซึ่งขับเคลื่อนโดยการแยกตัวทางภูมิศาสตร์ เป็นรูปแบบที่ได้รับการบันทึกและยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุด แม้ว่าการเกิดสปีชีส์แบบ parapatric และ ecological จะได้รับการยอมรับมากขึ้นเรื่อยๆ

พืชสปีชีส์ใหม่สามารถเกิดขึ้นได้ในชั่วอายุคนเดียวได้อย่างไร?

ผ่าน polyploidy: การเพิ่มจำนวนโครโมโซมเป็นสองเท่าสามารถทำให้แต่ละบุคคลไม่สามารถสืบพันธุ์กับพ่อแม่ได้ทันที ทำให้เกิดสปีชีส์ใหม่ได้ในขั้นตอนเดียว ซึ่งเป็นเรื่องปกติในพืช