生物之间为什么存在生殖隔离?

谢邀。生殖隔离是物种形成的最后一步,无隔离就没有物种分化。试想一下,如果分布重叠的近缘物种之间没有生殖隔离,可以自由交配,基因自由流动,就形不成性状差异了,或者说即使偶然通

本文最后更新时间:  2023-05-14 20:09:06

生物之间的生殖隔离从最微观的原理来说是基因变异和漂移的结果,基因型的改变不仅造成细胞内遗传物质的不兼容,也造成生物生理结构和行为上的差异导致无法完成生殖过程,如此也形成了生殖隔离。

生殖隔离的因素分为,合子前因素(受精前)和合子后因素(受精后)。

合子前隔离机制

就种群的自然选择而言,合子前隔离机制是最经济的,因为资源不会浪费在较弱、无活力或无菌的后代的繁殖上。这些机制包括物理生境障碍(诸如种属生活的环境不同),或者生理性以及系统性的受精障碍(诸如性器官无法达成受精)。相关的合子前障碍因素可以分为:时空或者栖息地的隔离、行为隔离,以及繁殖机制、配置隔离等等。

鸟类、昆虫和许多其他动物的叫声是吸引了同物种的性伙伴的一种识别机制,这些叫声呈现出特定的模式,只能由同一物种的成员识别,因此构造了某种生殖隔离的机制。也就是说有时候性选择的信息传递机制造成了生殖隔离,以低识别成本高精度的识别手段淘汰了换模棱两可低识别度的信息机制,导致这种机制越来越特化,而繁殖成功率也随之上升。

被许多种被子植物的花已经进化成只吸引和奖励一种或某几种传粉物种(昆虫、鸟类、哺乳动物),它们在形态,颜色,香味和花蜜存在方面的广泛多样性在许多情况下是与传粉媒介物种共同进化的结果。这种对传粉媒介物种的依赖和选择也成为了某种生殖隔离的屏障。也就是说生殖隔离有时候是物种共同专性(而不是泛性)进化的结果,这非常类似社会学中的“社会大分工”——物种适应与其共生的其他物种的多样性的成本压力促进了生殖隔离的形成。

上图:花的结构差异造成了传粉动物的差异,造成了授粉过程的隔离。

上图:如果卵子拒绝精子,也从微观生理上形成了生殖隔离的最基本防线

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合子后隔离机制

在受精后形成的合子发育直到能够进行下一代繁殖的成体这整个过程中的障碍机制,就是合子后隔离机制,此机制可以防止种群间成功的杂交。相关因素有配置的死亡率以及杂交后代的活力不足(无法繁殖下一代)。

当卵子或胚珠受精但受精卵没有发育,或者它能够发育并且由此产生的个体活力降低时,就会表现出一种常见于植物和动物中的生殖不相容性,这常见于蛙属物种之间杂交的情况:在一些杂交案例中,受精卵无法分裂(第一次有丝分裂就有问题);在某些其他情况下,正常分裂在囊胚中正常进行,但在原肠胚形成时失败。或者,在某些杂交的情况下,初始发育阶段是正常的,但在胚胎发育的最后阶段发生错误。这似乎表明这些物种中胚胎发育的基因(或基因复合物)的分化差异,决定了杂种无法存活。

这表明生殖隔离似乎是因为基因表型的不兼容而造成,即较小的表型不兼容仍然可以在生物个体的总体稳态中得到包容和平衡,但过大的基因表型不兼容则会造成生命体系统的稳态无法形成,这种不兼容性、不稳定性和不能维持性通常在生命体发育的早期就会表现出来。

此外,杂交后代不育,也最终上形成了生殖隔离。典型的例子就是骡子(马和驴杂交)。由于亲本物种中染色体数目不同,导致子代染色体失衡。

或者再换一个角度看,生殖隔离实际上是因为有性繁殖必需要两套有差异的遗传物质来构成合子的这种杂交繁殖机制所天然造成,两套遗传物质若差异太大或者太小都会给后代带来遗传所致的生理劣势。只有当两套遗传物质的差异在一个很微小的范围内,物种才能获得最高的进化选择优势。这或许就是生殖隔离的基本原因。但骡子这种情况就属于底层机制问题了(⊙﹏⊙b,生物的行为和现象是没有目的性的,有的现象走到死胡同也没办法啊)。

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