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1 # 科學黑洞
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2 # 科學閏土
生殖隔離是對物種形成至關重要的進化機制,以阻止不同物種的成員之間雜交產生後代,透過減少相關物種間的基因流動來維持物種的完整性。為了使不同的物種從共同的祖先中分離出來並推動進化,生殖隔離必須發生。導致物種形成的生殖隔離有幾種型別,最常見的方法之一是在配子之間受精之前進行的合子前隔離,這阻止了不同物種的有性繁殖,但也有合子後隔離的機制。基本上,如果個體之間不能繁殖,它們就被認為是不同的物種,所以不同品種的狗狗之間是可以相互雜交產生可育後代的,所以不同品種的狗都是同一個物種,即使形態差異很大。理論上,任何不同物種之間都是存在生殖隔離的。
比如在蝸牛和田螺中,螺殼上的螺旋方向一般是物種特有的,蝸牛的手性(左旋或右旋)是由單個基因決定的,由於具有相反螺旋方向的蝸牛之間無法進行交配,因此存在生殖隔離,這種情況屬於機械隔離,兩個物種之間無法完成交配。
此外,不同物種之間的精子與卵子一般不能融合形成受精卵,從而阻止雜交。配子生殖隔離特別見於外部繁殖的物種,主要是海洋物種。例如,在大多數海洋物種中,雌性只是將卵釋放到水裡,而雄性則撒播它們的精子到水中,精子會與其他物種的卵子接觸,在這種情況下,配子隔離可以阻止它們融合形成雜交種的可能性。比如紅海膽和紫海膽的地理範圍相同,但由於它們的配子在基因上是不相容的,所以它們在野外不會交配。
在進化過程中,動物可能透過不同的進化路徑到達同一個目的地,最終進化出相似的結構或特徵來解決相似的目的或利用某種資源,這些驚人的相似之處就是趨同進化。以哺乳動物為例,有袋類針鼴和刺蝟,它們都獨立地進化出了刺毛髮作為一種防禦形式,但兩者在一億多年前就已經分道揚鑣。
同樣,塔斯馬尼亞虎(袋狼)與現代犬科動物幾乎沒有區別,但塔斯馬尼亞虎與針鼴的親緣關係比狗更近。同樣,雖然長得像老鼠,但是袋鼩跟老鼠的在進化上關係也非常遠。
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生殖隔離的出現意味著新物種的出現。即使再相似的動物只要不是同一個物種,那就會存在生殖隔離毫無意外。但是物種在進化的過程中可能存在“灰色地帶”,或者說是“過渡地帶”,在這一階段物種沒有徹底的成為新的物種。
生殖隔離的出現過程,當一個種群因為地理上的原因分處兩地,這兩個地理位置的生存環境大不相同,經過漫長時間的基因突變或者變異積累,再加上環境的自然選擇,最終同一個物種的兩個群體差別越來越大,一個物種就出現了新的亞種,例如老虎在全球範圍內就有9個亞種,但目前有三個亞種已經滅絕,華南虎野外滅絕。目前野外僅剩下5個老虎亞種,直到有一天它們之間出現生殖隔離意味著新物種形成。
生殖隔離一般可以分為兩大方面:1、合子形成前的生殖隔離,主要包括植物類的花期不同,生態地位不同,生殖器官不匹配以及可以交配但是配子不親和。2、合子形成後的生殖隔離,主要是有以下幾方面例如兩個物種因為親緣關係較近可進行交配,可以產生後代,但是後代不可育。亦或者植物後代衰敗無法長成個體。
最典型的例子就是馬和驢交配可以產出後代騾子,騾子具備優秀的品質,體型大體格健壯適合幹農活,但是騾子並不具備生育功能,也就是說馬和驢之間存在生殖隔離。獅虎獸或者虎獅獸的誕生也是相同的道理,老虎和獅子同屬於貓科-豹屬動物,親緣關係較近兩者之間可以進行交配,但是產生的後代並不可育。老虎和獅子之間就存在生殖隔離。
獵豹和花豹比較相似的動物例如花豹和獵豹,花豹屬於貓科豹屬下的一個物種,在這個屬下還包括老虎、獅子、美洲豹等。而獵豹屬於貓科獵豹屬下的唯一物種,兩者最顯著的區別就是花豹可以吼,而獵豹不能吼叫只能類似於貓叫聲。兩種動物比較相似,但是親緣關係挺遠的甚至不是同一個屬下的動物。
圖:花豹圖:獵豹
疣豬和野豬疣豬在生物學上分類屬於豬科疣豬屬,在這個屬下有兩種動物:非洲疣豬和沙漠疣豬。野豬屬於豬科豬屬,共有14個亞種。這兩個物種看起來都比較兇猛,尤其是那種體型巨大的野豬,甚至可以和老虎PK不佔下風。兩個物種間長相比較相似但是存在生殖隔離,並且親緣關係還很遠,在兩個屬之下。
除此之外就是靈長目之下的動物了,大體上分為14個科,共有560多種動物,但是在日常生活中我們通常把它們統稱為“猴子”。還有一種大家可能不清楚家裡養的寵物狗無論大小它們都是灰狼,屬於不同的亞種,但是理論上來講和狼之見是不存在生殖隔離的。