30.1: What is a Species?
30.1: Tür Nedir?
Overview
A species is a group of organisms that interbreed and produce fertile offspring. Typically, individuals of the same species appear similar and share common characteristics due to their highly similar genomes. However, not all organisms that look alike are members of the same species. Various mechanisms keep most species discrete. While some mechanisms prevent reproductive behavior and fertilization (pre-zygotic isolation), others prevent the production of fertile offspring after mating has occurred (post-zygotic isolation).
The Appearance of a Species
Although individuals of a single species typically look very similar, variation in coloration or morphology is not uncommon. For example, the common wall lizard, Podarcis muralis has six distinct morphs which vary by the color of their throat and underbelly.
Conversely, the monarch and viceroy butterflies are two genetically distinct species that appear similar, inhabit common habitats, and are both unpalatable to predators. This is an evolutionary strategy known as Müllerian mimicry—the species share warning signals, such as their bright orange and black appearance to educate common predators more effectively of their toxicity.
Pre-zygotic Isolation
Phenomena that prevent mating or fertilization from occurring are referred to as pre-zygotic isolation mechanisms. Geographic isolation and ecological isolation are two examples of environmental barriers. In the case of geographic isolation, two bird species might live in different forests on either side of an impassable mountain range; ecological isolation could be one insect species living solely in the treetops while another inhabits the soil.
There may also be behavioral reasons a species remains isolated. Examples are differences in mating rituals or communication, like birds-of-paradise, where males of different species have novel dances to attract female conspecifics. In temporal isolation species are kept apart by different timing of daily routines or breeding seasons. For example, the red-legged frog Rana aurora has a breeding season from January to March, but its close relative the yellow-legged frog, Rana boylii, breeds from late March through May.
The physical characteristics of different species may isolate them pre-zygotically. Insects can display an array of different genital morphologies that means they can only physically mate with members of their species—referred to as mechanical isolation. Finally, prevention of gamete fusion is often the last pre-zygotic barrier which may be controlled by mechanisms like the prevention of pollen tube growth in plants, or an inability to physically fuse with or penetrate the outer layers of an egg cell.
Post-Zygotic Isolation
When individuals of different species overcome pre-zygotic isolation, post-zygotic isolation can prevent the resulting offspring from either surviving or reproducing. In some cases, a zygote may be formed but the embryo is not viable because of incompatible genetic material and thus dies. This is referred to as hybrid inviability.
However, some hybrid embryos may survive to reach fertility. For instance, horses and donkeys can be crossed to produce hinnies or mules. But because horses and donkeys have different chromosome numbers (64 and 62, respectively), their hybrid offspring have an odd number of chromosomes (63) that cannot be sorted equally into gametes, rending the hybrids infertile. This post-zygotic barrier is also observed in crosses between zebras and horses or donkeys crosses.
In cases where hybrids can survive to adulthood and copulate, non-genetic factors can prevent procreation. Hybrids of the sister species Drosophila pavani and D. gaucha produce viable gametes. However, the hybrids are unable to create offspring: the sperm of hybrid males cannot survive in the female semen receptors of either parent species or another hybrid, nor is the sperm of either parent line able to survive in a hybrid female.
Other instances of post-zygotic factors may affect the viability of hybrids. Hybrid genomes contain material from two truly distinct species and can, therefore, harbor different genes and chromosomes that do not act harmoniously in the offspring, resulting in obvious fitness costs. Plants are an exception in some cases. Overall, pre- and post-zygotic isolation mechanisms cause most species to remain distinct.
Genel bakış
Bir tür, doğurgan yavruları çiftleştiren ve üreten bir organizma grubudur. Tipik olarak, aynı türün bireyleri benzer görünür ve son derece benzer genomları nedeniyle ortak özellikleri paylaşırlar. Ancak, birbirine benzeyen tüm organizmalar aynı türün üyesi değildir. Çeşitli mekanizmalar çoğu türü ayrı tutar. Bazı mekanizmalar üreme davranışını ve döllenmeyi (zigot öncesi izolasyon) önlerken, diğerleri miyom oluştuktan sonra (zigotik izolasyon sonrası) verimli yavruların üretimini engeller.
Bir Türün Görünümü
Tek bir türün bireyleri genellikle çok benzer görünse de, renklenme veya morfolojideki değişim nadir değildir. Örneğin, ortak duvar kertenkele, Podarcis muralis kendi boğaz ve göbek rengi ne göre değişir altı farklı morphs vardır.
Tersine, hükümdar ve vali kelebekler benzer görünen, ortak habitatlarda yaşayan ve her ikisi de yırtıcılar için tatsız iki genetik olarak farklı türlerdir. Bu, Müllerian taklitçiliği olarak bilinen evrimsel bir stratejidir— türler, ortak yırtıcıları toksisitekonusunda daha etkili bir şekilde eğitmek için parlak turuncu ve siyah görünümleri gibi uyarı sinyallerini paylaşırlar.
Pre-zigotik Izolasyon
Mutasyonun veya döllenmenin oluşmasını engelleyen fenomenler, zigotik izolasyon öncesi mekanizmalar olarak adlandırılır. Coğrafi izolasyon ve ekolojik izolasyon çevresel engellerin iki örneğidir. Coğrafi izolasyon söz konusu olduğunda, iki kuş türü geçilmez bir dağ sırasının her iki tarafında farklı ormanlarda yaşayabilir; ekolojik izolasyon sadece ağaç tepelerinde yaşayan bir böcek türü olabilir, diğeri ise toprakta yaşıyor olabilir.
Ayrıca bir türün izole kalması için davranışsal nedenler de olabilir. Farklı türdeki erkeklerin dişi konspesifikleri cezbetmek için yeni danslara sahip olduğu cennet kuşları gibi çiftleme ritüelleri veya iletişim farklılıkları buna örnektir. Zamansal izolasyon türlerinde günlük rutinlerin veya üreme mevsimlerinin farklı zamanlaması ile ayrı tutulur. Örneğin, kırmızı bacaklı kurbağa Rana aurora Ocak-Mart arasında bir üreme sezonu vardır, ancak yakın akrabası sarı bacaklı kurbağa, Rana boylii, Mayıs ayı sonundan Mayıs ayına kadar doğurur.
Farklı türlerin fiziksel özellikleri onları önceden zigotik olarak izole edebilir. Böcekler, sadece fiziksel olarak kendi türlerinin üyeleriyle fiziksel olarak çiftleşebilecekleri anlamına gelen bir dizi farklı genital morfoloji gösterebilirler. Son olarak, gamet füzyon önlenmesi genellikle bitkilerde polen tüpü büyümesini önleme gibi mekanizmalar tarafından kontrol edilebilir son pre-zigotik bariyer, ya da fiziksel olarak bir yumurta hücresinin dış katmanları ile sigorta veya nüfuz yetersizlik.
Zigotik Sonrası İzolasyon
Farklı türlerdeki bireyler zigotik izolasyon öncesi aşındığında, zigotik izolasyon sonrası ortaya çıkan yavruların hayatta kalmalarını veya üremelerini engelleyebilir. Bazı durumlarda, bir zigot oluşabilir ama embriyo uyumsuz genetik malzeme nedeniyle canlı değildir ve bu nedenle ölür. Bu hibrid invime olarak adlandırılır.
Ancak, bazı melez embriyolar doğurganlık ulaşmak için hayatta kalabilir. Örneğin, atlar ve eşekler hinnies veya katır üretmek için geçilebilir. Ancak atlar ve eşekler farklı kromozom sayılarına (sırasıyla 64 ve 62) sahip oldukları ndan, melez yavrularının tek sayıda kromozomu (63) vardır ve bu kromozomlar eşit olarak gametlere eşit olarak sıralanamaz ve melezleri kısır olarak sıralarlar. Bu post-zigotik bariyer de zebralar ve atlar veya eşek haçlar arasındaki haçlar gözlenir.
Melezlerin yetişkinliğe kadar hayatta kalabiliyor ve çiftleşmek için hayatta kalabildiği durumlarda, genetik olmayan faktörler üremeyi önleyebilir. Kardeş tür Drosophila pavani ve D. gaucha melezler canlı gamet üretmek. Ancak, melez yavru oluşturmak mümkün değildir: melez erkeklerin sperm ya ana tür veya başka bir melez kadın meni reseptörlerinde hayatta kalamaz, ne de melez bir kadın hayatta mümkün ya ebeveyn hattının sperm.
Post-zigotik faktörlerin diğer örnekleri melezcanlılığını etkileyebilir. Melez genomlar gerçekten farklı iki türden malzeme içerir ve bu nedenle yavrularda uyumlu hareket eden farklı genve kromozomları barındırabilir ve bu da bariz uygunluk maliyetleriyle sonuçlanır. Bitkiler bazı durumlarda bir istisnavardır. Genel olarak, zigot öncesi ve sonrası izolasyon mekanizmaları çoğu türün farklı kalmasına neden olur.