Các phương thức hình thành loài

Các phương thức hình thành loài phân loại cách các quần thể phân hóa thành các loài theo mối quan hệ địa lý và các cơ chế di truyền liên quan, từ sự tách biệt hoàn toàn đến các phạm vi chồng lấn.

Definition

Các phương thức hình thành loài là các loại mô tả điều kiện mà dưới đó sự hình thành loài xảy ra, được định nghĩa chủ yếu bởi mối quan hệ không gian và dòng gen tạo thành giữa các quần thể đang phân hóa. Hình thành loài dị xứ liên quan đến sự tách biệt địa lý, trong khi hình thành loài đồng xứ xảy ra mà không có sự tách biệt đó.

Scope

Chủ đề này bao gồm các phương thức hình thành loài theo địa lý: dị xứ, cận xứ, cận vùng và đồng xứ; vai trò của dòng gen trong việc đối kháng hoặc cho phép phân hóa; và các cơ chế đặc biệt như đa bội thể và hình thành loài sinh thái có thể tạo ra loài một cách nhanh chóng.

Core questions

• Hình thành loài dị xứ, cận xứ, cận vùng và đồng xứ khác nhau như thế nào?
• Tại sao dòng gen làm cho sự phân hóa trở nên khó khăn hơn, và làm thế nào để vượt qua nó?
• Làm thế nào đa bội thể có thể tạo ra loài mới chỉ trong một thế hệ?
• Hình thành loài sinh thái là gì, và chọn lọc phân hóa thúc đẩy nó như thế nào?

Key theories

Hình thành loài dị xứ

Sự tách biệt địa lý loại bỏ dòng gen, cho phép các quần thể phân hóa bằng chọn lọc và trôi dạt cho đến khi sự cô lập sinh sản tiến hóa như một sản phẩm phụ; đây là phương thức được hỗ trợ tốt nhất.

Hình thành loài sinh thái

Chọn lọc tự nhiên phân hóa giữa các môi trường thúc đẩy sự tiến hóa của cô lập sinh sản, do đó sự thích nghi với các hốc sinh thái khác nhau có thể tạo ra các loài mới ngay cả khi có một số dòng gen.

Mechanisms

Trong hình thành loài dị xứ, một rào cản địa lý chia cắt một phạm vi và các quần thể bị cô lập phân hóa độc lập. Hình thành loài cận xứ liên quan đến một quần thể nhỏ bị cô lập ở rìa, nơi sự trôi dạt và chọn lọc tác động mạnh mẽ. Hình thành loài cận vùng xảy ra trên một phạm vi liên tục với dòng gen bị hạn chế dọc theo một gradient môi trường, và hình thành loài đồng xứ xảy ra trong một khu vực duy nhất bất chấp áp lực đồng nhất hóa của dòng gen, thường đòi hỏi chọn lọc phân hóa mạnh mẽ và giao phối có chọn lọc. Đa bội thể tạo ra sự cô lập sinh sản tức thời thông qua việc nhân đôi nhiễm sắc thể, đặc biệt ở thực vật, và hình thành loài sinh thái phát sinh khi chọn lọc phân hóa tạo ra các rào cản như một tác dụng phụ của sự thích nghi cục bộ.

Clinical relevance

Việc xác định phương thức hình thành loài ở các loài gây hại, vật trung gian truyền bệnh và các phức hợp cây trồng-hoang dại cung cấp thông tin cho công tác quản lý, trong khi các phương thức nhanh chóng như đa bội thể và hình thành loài sinh thái rất quan trọng trong chọn giống thực vật và trong việc dự đoán cách các sinh vật phản ứng với sự thay đổi môi trường.

History

Mayr đã ủng hộ hình thành loài dị xứ và cận xứ trong tổng hợp hiện đại. Bài báo năm 1969 của Ehrlich và Raven đã đặt câu hỏi về sức mạnh giả định của dòng gen trong việc duy trì các loài, giúp mở đường cho các mô hình cận vùng và sinh thái, vốn đã nhận được sự ủng hộ thực nghiệm từ những năm 1990 trở đi.

Debates

Liệu sự hình thành loài có thể xảy ra ở trạng thái đồng xứ không?

Việc liệu các loài mới có thường xuyên phát sinh mà không có bất kỳ sự tách biệt địa lý nào vẫn còn gây tranh cãi; lý thuyết cho thấy điều đó là có thể dưới chọn lọc phân hóa mạnh mẽ, nhưng các ví dụ thực nghiệm rõ ràng tương đối khan hiếm.

Key figures

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

Seminal works

• coyneOrr2004
• ehrlichRaven1969
• futuyma2017

Frequently asked questions

Phương thức hình thành loài nào phổ biến nhất?

Hình thành loài dị xứ, được thúc đẩy bởi sự tách biệt địa lý, là phương thức được ghi nhận và chấp nhận rộng rãi nhất, mặc dù hình thành loài cận vùng và sinh thái ngày càng được công nhận.

Làm thế nào một loài thực vật mới có thể hình thành trong một thế hệ?

Thông qua đa bội thể: sự nhân đôi số lượng nhiễm sắc thể có thể làm cho một cá thể ngay lập tức không tương thích về mặt sinh sản với bố mẹ của nó, tạo ra một loài mới chỉ trong một bước, điều này phổ biến ở thực vật.