隔離機制

隔離機制

隔離機制(isolating mechanism):在自然界,造成兩個或幾個親緣關係比較接近的類群之間不能自由交配或交配後不能產生能育後代的種種原因。可分受精前的和受精後的兩大類。

基本介紹

  • 中文名:隔離機制
  • 外文名:isolating mechanism
  • 發生原因:地理隔離,季節隔離,形態隔離
  • 釋義:物種間交配後不能產生能育後代
  • 學科:生物學
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概念

隔離機制(isolating mechanism):在自然界,造成兩個或幾個親緣關係比較接近的類群之間不能自由交配或交配後不能產生能育後代的種種原因。可分受精前的和受精後的兩大類。發生在受精前的隔離機制主要包括以下幾種情況:地理隔離,生態隔離,季節隔離,形態隔離,行為隔離,機械隔離。發生在受精後隔離主要包括:配子或配子體隔離,雜種不活,雜種不育,雜種體敗壞。

分類

受精前的隔離機制

(1)地理隔離(geographic isolation):由於高山、大海、沙漠、河流等地理因素阻止了兩個群體之間的個體交配,往往導致形成亞種,是物種形成的第一步。
地理隔離地理隔離
(2)季節隔離:(seasonal isolation)生物一般都有一定的生殖季節,如動物的發情期和交配季節,植物的開花時節等。不同物種雖生活在同一地點,但由於繁殖季節不同而不能雜交。例如,北美有三種蛙,生活在同一個池塘里,林蛙(Runasylvatica)在水溫7℃時(2月)產卵,笛蛙(R.pipiens)在水溫12℃時(3月初)產卵,鼓蛙(R.clamitans)在水溫16℃時(3月底)產卵,這樣,由於繁殖季節不同就形成了生殖隔離。
(3)形態隔離機械隔離):形態隔離(morphological isolation)也稱機械隔離(mechanical isolation),指的是由於生物體之間不同的生殖器或花器部分在形態上的差異而出現的隔離,而妨礙了受精,造成生殖隔離。
如長距耬斗菜(Aquilegia longissima)的結構僅適於由天蛾傳粉,台灣耬斗菜(A.formosa)的結構僅適於由蜂鳥傳粉,故此兩種植物在自然條件下不發生雜交,但人工授精卻能產生可育的雜種,例如蘭科、蘿藦科、豆科等植物由於花器形態的精微和特殊,形態隔離尤為突出;在動物界不同物種由於生殖器官結構不同也不能交配受精,如許多已種相似昆蟲的外生殖器的區別。
(4)行為隔離性別隔離):有求偶行為的動物,由於不同物種的異性個體之間缺乏引誘力(如性誘激素不同),所以不能交配而達到生殖隔離。性別隔離(sexual isolation)往往與行為隔離(behaviour isolation)相聯繫,因為兩個隔離的種群在行為上的不同,主要表現在交配行為上。
例如鳥類、蛙類和許多昆蟲中各自具有特異的鳴喚信號;哺乳類、蠑螈Cynops orientals)、許多昆蟲各自具有特異的分泌物(氣味、性誘引劑等)作為通訊工具,只要雌雄交配以前的行為方式有所不一致,都有可能發生性別隔離。
(5)生態隔離(ecological isolation):即生存在同一地域內的不同生境所發生的隔離。它在一定程度上表現了地理隔離。如頭虱和體虱由於寄生的場所不同,已形成了不同的適應特徵。他們在某種條件下可以互相雜交,但後代常有不正常的個體。這表明經過了生態隔離,兩者已經發生了一定程度的分化。
生態隔離大半由於不同類群所需要的食物和所習慣的氣候條件有所差異而形成的。

受精後的隔離機制

(1)雜種不活:雖然雜交能產生雜種,但雜種不能存活或在繁殖前即死亡。例如,有兩種亞麻可以雜交產生雜種,但雜種的胚不能穿破種皮而萌發,若人為地剝去種皮,雜種就可萌發生長。
(2)雜種不育:有些雜種可以存活,但不能生育,如騾子就是高度不育的。了解生物的隔離機制對於研究物種的起源有重要意義。
(3)配子或配子體隔離:即一個物種的精子或花粉管不能被吸引到達卵或胚珠內,或者他在另一個物種的輸卵管內不宜生活的隔離。
(4)雜種體敗壞:即子二代或回交雜種的全部或部分不能生活或適應低劣。
種間基因交換的最後一類障礙是在F2才發生作用的階段。例如樹棉和草棉之間的F1雜種是健壯而可孕的,在親本種的種植面積內常有出現,但F2個體則很少見,它們顯然太弱,以致不能生存。
造成雜種分離後代衰敗既有基因上的原因,也有染色體上的原因。這一隔離機制的重要性,在於表明即使有事有兩個種可以雜交並形成健壯而可孕的F1,仍然可能有遺傳阻礙的存在。在這種情況下,用遺傳學指標來分類,必須得到F2,然後才能肯定隔離機制究竟是否存在。

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