Видообразование - это процесс, при котором вид делится на два или даже более производных вида.
Понятие вида может быть определено многими способами. Выбор определения зависит от конкретных характеристик соответствующих организмов. Например, некоторые формулировки концепции вида более четко применимы к организмам, размножающимся половым путем, тогда как другие лучше описывают бесполые организмы.
Несмотря на разнообразие концепций различных видов, их можно сгруппировать в три категории с учетом размножения, экологии и филогенетики. Концепция биологического вида (BSC) является классическим примером репродуктивного подхода. В 1942 году Эрнст Майр сообщил, что, согласно этой точке зрения, «виды представляют собой группы фактически или потенциально воспроизводящих естественных популяций, которые репродуктивно изолированы от других таких групп». Несмотря на широкое и длительное использование BSC, он не выделяется среди других концепций отсутствием противоречий. Например, его нельзя применять к прокариотам, что называется проблемой видов. Некоторые исследователи пытались унифицировать монистическое определение вида, в то время как другие применяют плюралистический подход и предполагают возможность различных логических интерпретаций определения вида.
Появление нового вида предполагает создание барьеров для потока генов (репродуктивных барьеров). Речь идет о создании биологических различий, которые препятствуют общему размножению (механизмы изоляции). Поток генов может замедлить этот процесс, распространяя новые генетические варианты и в других популяциях. В зависимости от того, как далеко два вида отошли от своего последнего общего предка , они все еще могут производить смешанного потомства, такого как лошади и ослы , которые могут скрещиваться друг с другом. В этом случае близкородственные виды могут регулярно спариваться друг с другом, но гибриды будут устранены естественным отбором, а виды останутся отдельными. Однако иногда появляются жизнеспособные скрещивания, и тогда новые виды имеют промежуточные свойства между родительскими видами или имеют совершенно другой фенотип. Роль гибридизации в формировании новых видов животных неясна, хотя такие случаи наблюдались у многих видов животных. Это явление особенно хорошо изучено на примере пестрой древесной лягушки.
Видообразование наблюдалось много раз в контролируемых лабораторных условиях и в природе. В случае размножающихся половым путем организмов видообразование является результатом репродуктивной изоляции, за которой следует генетическое разнообразие. Механизмы видообразования различаются. Наиболее распространенным является аллопатическое видообразование , встречающееся у географически изолированных видов, будь то вследствие фрагментации среды обитания или миграции . Отбор в этих условиях может привести к очень быстрым изменениям внешнего вида и поведения организмов. Поскольку отбор и дрейф независимо действуют на популяцию, изолированную от остальных видов, разделение может в конечном итоге привести к организмам, которые больше не смогут скрещиваться друг с другом.
Второй механизм - это периферическое видообразование . Это предполагает изоляцию небольшой группы организмов в новой среде. Различие, отделяющее его от аллопатического видообразования, заключается в значительно меньшем количестве организмов в изолированной популяции по сравнению с основной популяцией. Эффект основателя вызывает быстрое видообразование после увеличения инбридинга , что приводит к гомозиготному отбору, что приводит к быстрым генетическим изменениям.
Третий механизм - парапатрическое видообразование . Это напоминает перипатрическое видообразование тем, что небольшая группа особей находит новую среду обитания, но в этом случае нет физического барьера, разделяющего организмы этих двух популяций. Вместо этого видообразование появляется благодаря механизмам, которые уменьшают поток генов между этими популяциями. Как правило, это происходит после резкого изменения окружающей среды в среде обитания родительского населения. Примером может служить ароматизированная трава, в которой туманы подвергаются парапатрическому видообразованию в ответ на локализованное загрязнение металла. Эти растения развили устойчивость к высоким уровням металла в почве. Отбор против скрещивания с чувствительной к металлу родительской популяцией привел к постепенным изменениям во время цветения устойчивых к металлу растений, что в итоге привело к созданию полного репродуктивного барьера. Отбор против гибридов двух популяций может привести к усилению, развитию признаков, способствующих размножению внутри вида, таких как разделение признаков - оба вида становятся все более и более отличными друг от друга.
Географическая изоляция зябликов Дарвина на Галапагосских островах привела к созданию более десятка новых видов
В конце концов, симпатрическое видообразование означает появление вида без географической изоляции или изменения среды обитания. Этот вид видообразования встречается редко, потому что даже небольшой поток генов может выровнять генетические различия между частями популяции. Обычно симпатрическое видообразование у животных требует развития как генетических различий, так и неслучайного спаривания для развития репродуктивной изоляции.
Один тип симпатрического видообразования требует скрещивания особей двух близкородственных видов с образованием другого вида. У животных этот феномен встречается не часто, и в результате скрещивания животных, как правило, бесплодны. Причина в том, что во время мейоза гомологичные хромосомы каждой пары происходят из двух разных видов, поэтому они не могут точно спариться. У растений это явление чаще отмечается, потому что растения часто удваивают свой хромосомный костюм для образования полиплоидов. Это позволяет хромосомам каждого родительского вида связываться друг с другом во время мейоза, потому что пара хромосом уже происходит от каждого родительского вида.
Процессы видообразования важны в теории прерывистого равновесия , соответствующего схеме окаменелости , изображающей кратковременные вспышки эволюции, прерываемые относительно длительными периодами застоя, во время которых остатки или не представляют изменений. Согласно этой теории, видообразование связано с быстрой эволюцией, и естественный отбор и генетический дрейф наиболее сильно влияют на организмы, подвергающиеся видообразованию в новых местах обитания или небольших популяциях. В результате периоды застоя в записи окаменелостей соответствуют родительским популяциям, а организмы, подвергающиеся спекуляции и проходящие быструю эволюцию, обнаруживаются в небольших популяциях в географически ограниченных местообитаниях и поэтому редко ведут себя как ископаемые