การเกิดสปีชีส์

การเกิดสปีชีส์ (Speciation) คือกระบวนการวิวัฒนาการที่สายบรรพบุรุษหนึ่งแยกออกเป็นสปีชีส์ลูกหลานที่แยกกันทางการสืบพันธุ์ตั้งแต่สองสปีชีส์ขึ้นไป ซึ่งก่อให้เกิดความหลากหลายทางชีวภาพ

Definition

การเกิดสปีชีส์คือการกำเนิดของสปีชีส์ใหม่ผ่านวิวัฒนาการของอุปสรรคต่อการแลกเปลี่ยนยีนระหว่างประชากรที่กำลังแยกตัว ภายใต้แนวคิดสปีชีส์ทางชีววิทยาที่โดดเด่น มันคือกระบวนการที่ประชากรที่เคยผสมพันธุ์กันได้กลายเป็นประชากรที่แยกกันทางการสืบพันธุ์

Scope

ขอบเขตนี้ครอบคลุมถึงวิธีการก่อกำเนิดของสปีชีส์: คำจำกัดความของสปีชีส์ที่มีการแข่งขันกัน, วิวัฒนาการของอุปสรรคทางการสืบพันธุ์ที่รักษาสปีชีส์ให้แตกต่างกัน, รูปแบบทางภูมิศาสตร์และพันธุกรรมที่ประชากรแยกออกเป็นสปีชีส์, และบทบาทของการผสมข้ามพันธุ์และการแลกเปลี่ยนยีนในการทำให้ขอบเขตของสปีชีส์ไม่ชัดเจนหรือเสริมสร้างให้ชัดเจนยิ่งขึ้น

Sub-topics

• การผสมข้ามพันธุ์และการไหลของยีนระหว่างสปีชีส์
• รูปแบบของการเกิดสปีชีส์
• การแยกกันทางการสืบพันธุ์
• แนวคิดเกี่ยวกับชนิดพันธุ์

Core questions

• อะไรคือนิยามของสปีชีส์ และเหตุใดนักชีววิทยาจึงใช้แนวคิดสปีชีส์หลายแนวคิด?
• อุปสรรคทางการสืบพันธุ์วิวัฒนาการมาได้อย่างไรเพื่อรักษาสปีชีส์ให้แตกต่างกัน?
• สภาพทางภูมิศาสตร์และพันธุกรรมแบบใดที่ทำให้ประชากรแยกออกเป็นสปีชีส์ได้?
• การผสมข้ามพันธุ์และการไหลของยีนอย่างต่อเนื่องส่งผลต่อความสมบูรณ์ของการเกิดสปีชีส์อย่างไร?

Key theories

แนวคิดสปีชีส์ทางชีววิทยา

สปีชีส์คือกลุ่มของประชากรที่สามารถผสมพันธุ์กันได้จริงหรืออาจผสมพันธุ์กันได้ ซึ่งแยกกันทางการสืบพันธุ์จากกลุ่มอื่น ๆ ทำให้วิวัฒนาการของการแยกตัวทางการสืบพันธุ์เป็นปัญหาหลักของการเกิดสปีชีส์

รูปแบบทางภูมิศาสตร์ของการเกิดสปีชีส์

การเกิดสปีชีส์สามารถดำเนินไปได้ในแบบ allopatry, parapatry หรือ sympatry ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ของประชากรที่กำลังแยกตัว โดยการแยกตัวแบบ allopatric เป็นรูปแบบที่ได้รับการบันทึกมากที่สุด

Mechanisms

การเกิดสปีชีส์เริ่มต้นเมื่อการไหลของยีนระหว่างประชากรลดลง ทำให้พวกมันสามารถแยกตัวทางพันธุกรรมผ่านการคัดเลือก การลอยตัว และการกลายพันธุ์ เมื่อพวกมันแยกตัว อุปสรรคทางการสืบพันธุ์จะสะสมขึ้น: อุปสรรคก่อนการปฏิสนธิ เช่น ถิ่นที่อยู่ เวลา พฤติกรรม และการแยกตัวของเซลล์สืบพันธุ์ จะป้องกันการผสมพันธุ์หรือการปฏิสนธิ ในขณะที่อุปสรรคหลังการปฏิสนธิจะลดความอยู่รอดหรือความอุดมสมบูรณ์ของลูกผสม อุปสรรคเหล่านี้อาจเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้จากการแยกตัว หรืออาจได้รับการเสริมสร้างโดยตรงจากการคัดเลือก (การเสริมสร้าง) เมื่อลูกผสมไม่เหมาะสม บริบททางภูมิศาสตร์ ตั้งแต่การแยกตัวอย่างสมบูรณ์ไปจนถึงช่วงที่ทับซ้อนกัน กำหนดว่าการไหลของยีนจะถูกเอาชนะได้ง่ายเพียงใด

Clinical relevance

การตระหนักถึงขอบเขตของสปีชีส์เป็นพื้นฐานของการประเมินความหลากหลายทางชีวภาพ การจัดลำดับความสำคัญของการอนุรักษ์ และการระบุพาหะนำโรคที่ซ่อนอยู่และสายพันธุ์ของเชื้อโรค ซึ่งการจำแนกสายพันธุ์ผิดพลาดอาจบ่อนทำลายความพยายามในการควบคุม

History

การสังเคราะห์สมัยใหม่ โดยเฉพาะผลงานของ Dobzhansky ในปี 1937 และ Mayr ในปี 1942 ได้สร้างแนวคิดสปีชีส์ทางชีววิทยาและกำหนดให้การเกิดสปีชีส์เป็นการวิวัฒนาการของการแยกตัวทางการสืบพันธุ์ การสังเคราะห์ของ Coyne และ Orr ในปี 2004 ได้รวบรวมทฤษฎีและข้อมูลตลอดหลายทศวรรษ และการศึกษาทางจีโนมิกส์ตั้งแต่นั้นมาได้ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับพื้นฐานทางพันธุกรรมและพลวัตของการเกิดสปีชีส์

Debates

การเกิดสปีชีส์แบบ sympatric พบได้บ่อยเพียงใด?

การที่สปีชีส์ใหม่เกิดขึ้นบ่อยครั้งโดยไม่มีการแยกตัวทางภูมิศาสตร์ ท่ามกลางการไหลของยีน เป็นประเด็นถกเถียงกันมานาน โดยทฤษฎีอนุญาตให้เกิดขึ้นได้ แต่กรณีเชิงประจักษ์ที่ชัดเจนยังคงมีค่อนข้างน้อย

Key figures

• Ernst Mayr
• Theodosius Dobzhansky
• Jerry Coyne
• H. Allen Orr

Seminal works

• coyneOrr2004
• mayr1942
• futuyma2017

Frequently asked questions

วิธีที่พบบ่อยที่สุดในการก่อกำเนิดสปีชีส์ใหม่คืออะไร?

การเกิดสปีชีส์แบบ allopatric ซึ่งประชากรที่ถูกแยกจากกันด้วยอุปสรรคทางภูมิศาสตร์จะแยกตัวออกไปจนไม่สามารถผสมพันธุ์กันได้อีกต่อไป เป็นรูปแบบการเกิดสปีชีส์ที่ได้รับการบันทึกและยอมรับมากที่สุด

มีคำจำกัดความเดียวของสปีชีส์หรือไม่?

ไม่มี นักชีววิทยาใช้แนวคิดสปีชีส์หลายแนวคิด โดยแนวคิดสปีชีส์ทางชีววิทยาเป็นแนวคิดที่มีอิทธิพลมากที่สุด เนื่องจากไม่มีคำจำกัดความเดียวที่ใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดอย่างชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสายพันธุ์ที่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและสายพันธุ์ฟอสซิล