Nikdo nebude popírat, že realita kolem nás je harmonická a dokonalá. Nezáleží na tom, v co nebo komu člověk věří, ale kolem sebe vidí nejen krásu a rozmanitost, ale také harmonický řád, ve kterém není místo pro chaos. Zvláště jasně jasná účelnost se projevuje ve světě živých bytostí. Vše slabé, ošklivé, neschopné rozmnožovat zdravé potomstvo smete působením evolučních faktorů, především přírodního výběru. Ne poslední roli v tom hraje takový biologický proces, jako je reprodukční izolace.
Tímto, stejně jako dalšími formami obranných mechanismů, které střeží genofond rostlinných, živočišných a lidských společenství, se budeme v tomto článku zabývat.
Přenos dědičných vlastností je hlavní vlastností živé hmoty
Reprodukce je nejdůležitější proces, díky kterému je možná samotná existence fenoménu životana zemi. Bez ohledu na úroveň jeho organizace, od prvoků po savce, dochází k oplodnění (u rostlin - opylení), které vede ke vzniku životaschopného, plodného potomstva, pouze mezi jedinci patřícími do populace stejného biologického druhu. Je zřejmé, že existují přirozené izolační mechanismy, které řídí kopulaci nebo opylování.
Samozřejmě není vyloučena možnost případů mezidruhového křížení. Vyskytují se jak v přírodních podmínkách, tak jsou prováděny uměle - člověkem, ale vždy vedou k výskytu buď potomků s oslabenou životaschopností, nebo sterilních hybridů. Stačí si připomenout sterilní muly - potomky získané křížením osla a klisny. Jak je vidět, působí zde určité síly, které lze považovat za určité typy izolačních mechanismů. Pojďme je definovat podrobněji.
Klasifikace procesů vedoucích ke stabilitě genofondu populací
V evoluční doktríně, která je produktem společné vědecké práce takových přírodovědců, jako jsou Ch. Darwin, A. N. Severtsov, G. Spencer, uvažuje o následujících rozšířených jevech, které přispívají ke stabilitě existence biologických druhů: jde o geografickou, reprodukční a ekologickou izolaci. Sekce biologie - populační genetika se zabývá studiem změn probíhajících v genofondu společenstev živých organismů. Jsou výsledkem faktorů, jako jsou životní vlny a genetický drift.
Výše uvedený obor biologie stanoví roli ochranných faktorů zaměřených na zachování konzervatismu karyotypů jedinců v populaci a zabránění mezipopulačnímu křížení. Dále zjistíme, jaké izolační mechanismy se nazývají ekologické a jaký je jejich význam pro udržení nezměněného složení genů v populaci.
Úloha podmínek prostředí při zachování genofondu společenstev živých organismů
V důsledku fylogeneze - historického vývoje druhu, jeho jedinci tvoří populace, které žijí v hranicích určitého území, nazývaného areál. Rostlinné a živočišné organismy interagují s faktory prostředí, stejně jako se společenstvími jiných druhů, které žijí na daném území, to znamená, že zaujímají určitou ekologickou niku. Aby se snížila závažnost konkurence mezi populacemi stejného druhu, existují určité izolační mechanismy, které například zajistí, že se požadavky obou skupin na druh potravy liší. Brouk hrachový tedy tvoří dvě společenstva hmyzu: jedno se živí semeny hrachu, druhé fazolemi.
V reprodukčním období se vzhledem k tomu, že krmné plodiny rostou v různých zónách, organismy těchto dvou populací nekříží.
Načasování reprodukce a jejich význam pro zajištění genetické stability populace
Faktorům, které významně brání, nebo dokonce úplně zabraňují opylení nebo kopulaci mezi organismy stejné systematickékategorie, můžeme zařadit izolační mechanismy, které řídí načasování reprodukce jedinců. Například kvetení lipnice, rostoucí v ústích řek, souvisí s dobou konce jarní povodně. Rostliny žijící přímo na břehu a v období záplav po dlouhou dobu pod vodou vykvétají později než jedinci, kteří byli pod vlivem povodně krátkou dobu, nebo nebyli zaplaveni vůbec. Ze zřejmých důvodů neexistuje panmixie (křížové opylení) mezi rostlinami žijícími v různých částech louky, protože jejich pyl dozrává v různých časech. Výsledkem je vytvoření několika populací lučních trav, které se liší z hlediska reprodukce.
Evoluční role izolace
Populační genetika prokázala skutečnost, že nemožnost procesu výměny genů mezi organismy různých ras nebo komunit vede k tomu, že v genotypech jedinců se vyskytují zcela odlišné typy mutací a četnost výskytu mění se také dominantní i recesivní alely. To vede k tomu, že genofondy populací se od sebe stále více liší. Tento rozpor se bude týkat především forem adaptace na abiotické faktory prostředí. Na čem to závisí?
Komplexní působení různých typů izolace
Je založen na vzájemně propojených ekologických a reprodukčních izolačních mechanismech. Biologie, zejména její sekce - evoluční teorie, odhaluje jejich vliv na projevy takového globálního procesu, jako je divergence, tzn.divergence znaků a vlastností organismů. Je základem mikroevoluce, procesu, který vede k vytvoření prvního poddruhu a poté nových biologických druhů v přírodě.
Jak dochází ke geografické izolaci
Jak v botanice, tak v zoologii věnují vědci velkou pozornost faktoru, který snižuje pravděpodobnost volného křížení mezi jedinci stejného druhu téměř na nulu. Říká se tomu geografická izolace. Ukázalo se, že prudká změna terénu je nutně doprovázena výskytem překážek vedoucích k zásadním rozdílům v organismech.
Týkají se především načasování zrání gamet, doby kopulace nebo opylení. Všechny tyto faktory lze spojit pod jeden pojem – reprodukční izolace. Jaké jsou důsledky pro existenci populace, ke které to vede?
Nesrovnalosti
Vědci zjistili, že populace organismů s původně podobnými genomy získávají postupem času stále více odlišných rysů v důsledku mizení jak jediné zásoby potravy, tak možnosti volného křížení. Nepřekonatelné fyzické bariéry v podobě kontinentálních zlomů, zdvihání horských pásem a přelivů řek od sebe izolují komunity jedinců. To je způsob, jakým se příroda vyvíjí. Níže uvedené příklady ilustrují geografickou izolaci jako důležitý mechanismus speciace. Skupiny vačnatců v Austrálii, po jejím oddělení od starověké pevniny Gondwany, tak mají významnéanatomické a fyziologické rozdíly od moderních evropských živočišných druhů, které vznikly po Velkém zalednění.
Ch. Darwin o mechanismech speciace
Světoznámý tvůrce teorie přirozeného výběru, anglický přírodovědec Charles Darwin, identifikoval hnací síly evoluce, vedoucí ke vzniku nových tříd, řádů a rodin živých organismů. Také ve svých spisech vědec popsal geografické a environmentální izolační mechanismy. Příklady jejich projevu čerpal z pozorování uskutečněných během své slavné cesty kolem světa. Darwin viděl a nakreslil různé druhy pěnkav žijících na Galapágách. Ptáci měli zásadní rozdíly ve tvaru zobáku, velikosti těla a jedli různá jídla.
Při křížení mezi jedinci zcela ztratila schopnost tvořit plodné potomstvo. Podle výzkumníka vedly velké vzdálenosti mezi ostrovy a rozdíly v jejich flóře a fauně ke vzniku několika poddruhů, které se pak proměnily v samostatné druhy. Uvažovali jsme ještě o jednom směru evoluce, vedoucí k utváření nových biologických druhů, po kterých jde vpřed veškerá živá příroda. Příklady, které jsme uvažovali výše, dokazují důležitou roli prostorových mechanismů, které zabraňují pravděpodobnosti křížení mezi organismy různých populací, což nakonec vede ke vzniku nových systematických jednotek.
