生殖隔離是怎樣產生的? | 知乎問答精選

 

A-A+

生殖隔離是怎樣產生的?

2018年05月07日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 11 ℃ 次

【楊小萌的回答(3票)】:

先問題主:大自然的產物是什麼意思?是想說:自然選擇的結果嗎?

那麼,是不是可以重新構建下問題:生殖隔離是自然選擇導致的嗎?還是有其他的進化力量在其中起作用呢?

偶的背景是群體遺傳學,所以,這裡所說的進化力量,包括自然選擇(selection),也包括遷移(migration),突變(mutation),遺傳漂變(genetic drift)等。

回答問題之前,先提一個容易混淆的點: 生殖隔離的機制 和 生殖隔離的起源

生殖隔離的機制已經被研究的許多,根據不同的標準,可以劃分為不同的類別,目前流行的觀點是簡單的二分法:交配前隔離pre-mating isolation(果蠅中的同型交配assortative mating等,生殖器官的不協調) 和 交配後隔離post-mating isolation(馬和驢生騾,但騾不可育),交配後隔離又可以分為合子前隔離和合子後隔離,blah blah blah... 這種種的隔離機制,各自起作用所需要的條件各不相同,而現在公認的兩個物種,其中的隔離機制也常常包含不止一種。

隔離機制的分類是為了人類認知事物的方便,但是這種種不同的機制,也暗示了導致生殖隔離的多種演化路徑,而這種種,又是各種演化力量間的相互作用的產物。

所以,生殖隔離機制,說的是結果,而題主感興趣的是,這個結果倒退回去,演化出這個機制的過程

問題定義清楚了,那答案呢?不得不承認,即使在學術界,也沒有一個大家普遍接受的理論。

說點背景。

演化生物學中,基於基因的數目、種類、頻率等特徵,將每一個物種抽像化成為一個獨具特色的「基因庫」(gene pool),從分子角度來看,不同的物種,他們的基因庫保持完整和相互獨立,不會與對方融合。在一些物種形成初期的species pair中,有觀察過物種的基因庫融合的,可以稱為「物種形成逆轉」(speciation reversal,nature.com/nature/journ)。這也很好理解,物種形成不是一條單向路,不是每一次分化,都確保了物種的形成。

所以,生殖隔離的產生,就是原先的一個gene pool分化成兩個gene pool的過程,這兩個gene pool現在可能依然有部分的基因交流,但是,它們已經具備了獨立演化的完整性,所以,不會在fusion回去。相關的學術論文有CI Wu在2001年發表的 The genic view of the process of speciation(The genic view of the process of speciation)。

什麼樣的力量可以把一個好好的gene pool拆分成兩個呢?

首先想到自然是:地理隔離。想想巴拿馬地峽,它在大約三百萬年前隆起,導致了 的隆升造成的地理隔離導致了地峽兩邊陸地的地理隔離,陸地生物無法越過海峽與對岸生物進行交配生殖,時間久了,自然基因庫逐漸積累差別,從而產生生殖隔離。

這是一個 地史事件 在生殖隔離中起主要作用的例子。這其中有自然選擇嗎?也許有,但是主導力量是地理隔絕。

第二個例子,從地史來說,第四紀是在冰期與間冰期之間來回轉換的一個過程,一個冰期後,進入間冰期,溫度回升,冰川融化,海平面上升,原來在海洋中魚類此時進入內陸淡水湖,由於海洋和內陸湖的生態環境不同,這幫闖入淡水湖的魚兒們為了適應本地的環境,開始產生分子上的、形態上的變化,逐漸,它們與之前棲居在海洋中的魚兒們產生了生殖隔離。這便是著名的三棘魚的例子(Speciation in nature: the threespine stickleback model systems: Trends in Ecology & Evolution)。這個過程中,地理隔離也算是有,但是起主導的是自然選擇力量,淡水魚兒們開發了一個新的生態位niche,與此同時,與海洋魚產生了生殖隔離。

兩個例子,說明不同的進化力量,都有形成生殖隔離的能力。

學術圈後來吵吵鬧鬧,其實是在看,演化過程中,哪些進化力量有在其作用,以及這些進化力量之間的牽制關係和條件限制。比如,常見的問題有:同域物種形成發生的可能性,基因流對物種形成的影響,基因組層面,控制生殖隔離性狀的基因是哪些,這些基因間的關係是什麼,blah blah blah...

說了這麼多,也沒什麼明確的答案。

題主問了一個「好大」的問題,現在的學術界,依然在為解答這個問題,從理論層面和經驗層面,都在不停努力著。

【朱文傑的回答(17票)】:

來答題,做兩件事兒。

一、回答問題-生殖隔離是怎樣產生的?

首先,生殖隔離——指由於各方面的原因,使親緣關係接近的類群之間在自然條件下不交配,即使能交配也不能產生後代或不能產生可育性後代的隔離機制,便稱為生殖隔離。這是高中生物的定義。

比如和人類親緣關係最近的黑猩猩和人,就屬於自然狀態下不交配;大多數自然狀態下交配的也不會產生後代,但是有例外,比如騾子,就是驢和馬交配的產物,但是騾子就不可育了,所謂不可育就是騾子公母間交配就不會再產生後代了。

其次,生殖隔離是怎麼形成的?

要形成生殖隔離,基於地理隔離。也就是一個物種由於各種原因生存在不同的地方,而且沒有機會見面並交配。這樣的現象長時間持續下去,可能會發生生殖隔離,但不是一定會發生。

1.基因突變,首先所有生物的基因都會突變,只是有些突變不會遺傳或者遺傳了也不會表達出來。在地理隔離的基礎上,基因由於不同的生存環境影響,發生不同的突變。

2.自然選擇,當特定環境因素引起的不同突變遺傳給下一代,這樣經歷漫長的時間後,突變的基因在這個物種中所佔有的比例就會發生變化,即基因頻率發生改變,然後基因型頻率也發生改變,這種改變是各自為了適應自己生存環境而發生的,這就是自然選擇。

3.基因的表達產生生物的性狀,不同的基因表達產生不同的性狀,由於地理隔離以及自然選擇,不同地區的生物性狀分歧逐漸增加,慢慢形成亞種。亞種之間再經過漫長歲月後放在一起,可能會出現不交配或者交配了沒有後代,有後代但是後代會死亡或者後代不育,這些都說明亞種之間出現了生殖隔離,那麼就不能稱為亞種了,而是變成了新物種。

最後,要瞭解生殖隔離,需要很多的知識儲備,高中階段的分子與細胞,遺傳進化知識掌握的基礎上才能理解生殖隔離,而這僅僅是高中階段所學,相關的生態學行為學還有很多,知識應該一點一點來積累,高中好好學,慢慢你會理解的。

二、第二件事兒,我是來糾錯的。針對陳風暴烈酒的答案

1.細菌是細胞生物,所有的細胞生物遺傳物質都是DNA。

2.所有物種DNA的解碼方式都是一樣的。

3.鹼基和鹼基之間是配對以氫鍵相連,不是合併。

4.A-腺嘌呤 G-鳥嘌呤 C-胞嘧啶 T-胸腺嘧啶 U-尿嘧啶

5.轉錄與翻譯在受精作用後就開始,而不是新生兒誕生後才發生的,不然生出來還是一個受精卵。

6.「這些染色體會被轉錄子轉錄,翻譯為RNA,也就是一對染色體抽出一半進行「解碼」。」----轉錄是DNA的行為,DNA模板鏈轉錄為mRNA,再翻譯成為蛋白質,而不是翻譯為RNA.

7."這些蛋白質被運送到身體各處,形成器官、組織"。這句話錯誤的無解了都。

8.「隨著時間推移,越來越重要的基因都被改了」。-----太絕對以至於錯了。

9.「最終,這個種群將變成新物種,因為基因的「翻譯表達」方式已經和「之前的親戚」完全不一樣了。

」------不一定會變成新物種,在分子水平,所有生物的表達翻譯都是一樣的。

-----------就挑這麼多吧,太多了就裝B了。

量變導致質變------這點很正確。

該答主在答案前(本答案是為了讓讓題主最快速度明白問題所寫,未使用嚴謹學術語言。想挑刺裝13的理傻勿回復)有此注。

首先你的答案不會讓人更快速的明白,其次如果明白了,那明白的是錯誤的解釋。按照答主的意思,我就是想挑刺裝13的理傻,但是本著對知識的尊重,還是挑了這個刺,裝了這個B。

不要總是認為別人對你進行人身攻擊,我們僅僅是針對答主答案,因為知識性的錯誤實在太多,我們要尊重知識,敬畏自然,並勇於承認自己的錯誤並改正,善莫大焉。

【彭海星的回答(90票)】:

這是一個奇怪的世界。

每個人出生之前政府都會給他父母發一張「生命卡」,裡面錄有他的」生命檔案「,這份檔案是父母雙方各從自己的檔案裡抄一部分,填入政府提供的空表格裡,填滿後再寫入孩子的生命卡,然後把生命卡設置為只讀,填寫錄入的檔案實際上記錄了孩子的各項特徵數據,把生命卡插入孩子的後腦勺之後孩子就會按照裡面的數據來成長,吃飯睡覺睡異性等行為也是按卡裡的預置程序來控制。

問題在於這檔案可謂卷帙浩繁,要填的空差不多有4萬個,雖然那個世界的人有高效的錄入方法,但畢竟還是要花上好幾天時間的。

我的天啊,幾萬個空,而且還要夫妻雙方對比過各自的檔案之後決定這個空填丈夫檔案裡的數據、填妻子檔案裡的數據的抑或兩邊的數據一起填,如此麻煩,儘管雙方慎之又慎,一份表格還是會填錯幾個的。如果哪天誰喝完酒再來填,那問題就更大了,因為表格只發一份,可能填錯太多直接導致孩子成了黑戶。

-----------

在南方某國的某座小城,老王和朱雲陷入了熱戀。

下午三點半的咖啡館裡,朱雲看著對面第一次來咖啡館而顯得有點窘迫的老王,萌生了結婚的想法。朱雲心裡明白,這樣的男人,心思單純,觀念保守,雖不浪漫,但踏實可靠,做丈夫再合適不過了。

正當兩人籌劃著婚禮時,國家突然號召知識青年開發北大荒,老王被調到北方的城市工作,原想著完成這兩年的工作就遵守約定,回南方找朱雲成婚,誰知道老王乍到北方,北方就宣佈獨立。

」獨立建國,北方萬歲!「」獨立建國,北方萬歲!「

老王僵立在南北交界線後,在人們激昂的呼喊聲中,看著磚石牆壘起,鐵絲網架設,涕淚橫流。

暴風牆的建立,宣告南北兩國人員從此斷絕來往。

數年後,兩人都拋棄了過往,開始了新的生活。

「你在南方的艷陽裡,大雪紛飛;我在北國的寒夜裡,四季如春。」

在南北分裂的500萬年裡,兩國依然遵循原有的嫁娶與生育制度,生命卡和生命檔案也一直沿用了下來。在無數代人的時間裡,每一代人在給自己孩子抄寫生命檔案時都會抄錯一點,而檔案的抄寫沒有什麼必然的規範,就是夫妻雙方你看我、我看你的過程,到後來甚至產生了新的語言規範。國家為了適應時代發展的需要,每隔一段時間都會向社會咨詢,並且修改表格格式,以適應新產生的語言規範。

------------

小王在暴風城街角的咖啡店享用著他的下午茶,他倚著頭看向窗玻璃外,原本高聳的暴風牆只剩下地面一條扁平的紀念性鋁線,但原暴風牆兩側迥乎不同的建築風格訴說著500萬年隔絕的歷史。

第一次從南方來到」花都「暴風城的朱雨,看到街邊綻放的桃花,心情也一樣是桃紅色的,甜膩膩的春天是個適合戀愛的季節,哪怕不戀愛,也足以讓人心情愉快。隨性邁進暴風城街角的咖啡館,看見咖啡館牆上掛著的鐘,下午三點半,剛剛好。她的母親在別的地方都沒有對她作出什麼限制,只是把下午三點半準時到咖啡館和下午茶的習慣傳承給她了。幾年前朱雲也問過媽媽為什麼會有這個習慣,她一時也說不上來,只是說朱雲的姥姥就是這樣的。

一個女孩忽然出現在老王的視野中,他轉頭細看,纖細的腰肢和桃色的裙子固然奪目,可總有一種淡淡的熟悉與愛慕超越了外表的美麗,小王從未如此快速地下定決心,要去認識一個素未謀面的女孩。

他快步走到女孩的身旁。

」こんにちは「

女孩充滿疑惑地看著他。

不能退縮。

」きみのことがしりたいです「

」????, ?? ? ????「

……

終究他們還是在一起了。小王和朱雨互相學會了對方的語言,小日子照樣過得有聲有色。要說有什麼遺憾的話,就是他們打算要孩子時,讀取各自的生命卡,才意識到居然是用不同的語言寫就的。他們去詢問時,政府工作人員回復道,數百萬年的隔絕導致生命檔案文字、形式、數據上都產生了巨大的變化,絕非一朝一夕可以統一。

他們最終領養了個孩子,也讓故事終結在了這一代。

後記:

生命檔案其實就是物種的基因庫,在隔絕的情況下, 基因變異的代代積累,量變引起質變,終於導致生殖隔離的出現。不過這不是壞事,沒有基因的變異,就沒有今天多彩的生物界。

說回來總感覺別的答案都有一種智能設計論的味道了,好像說得有造物主為了讓生物演變更豐富才設計出這樣的機制一樣,明明就是自然機制發展的結果嘛。

【涉夢的回答(12票)】:

其實你可以這麼想:最開始物種間有隔離的也有不隔離的。不隔離的的後代就會變成一個新的物種。隔離的才會一直穩定的遺傳。所以世界就變成了現在這個有許多許多物種,並且互相隔離的樣子。

簡單來說就是:一個分叉路口,分出來的岔路有死路也有活路。活路會無限繼續分叉下去,直到他們都變成死路。

【TangBoyun的回答(3票)】:

減數分裂後期聯會紊亂

【陳銘楷的回答(3票)】:

如果黑人和白人還一直互相鄙視、拒絕通婚的話,遲早有一天他們就變成不同的物種。

【決慈絳珠的回答(3票)】:

為了豐富多彩的生物世界,否則世界還是被35億年前的古菌所統治。生殖隔離保證了不斷演化出新物種而不是同質化的物種。

38億年前,地球上形成了穩定的陸塊,各種證據表明液態的水圈是熱的,甚至是沸騰的。現生的一些極端嗜熱的古細菌和甲烷菌可能最接近於地球上最古老的生命形式,其代謝方式可能是化學無機自養。澳大利亞西部瓦拉伍那群中35億年前的微生物可能是地球上最早的生命證據。

1977年10月,科學家再南非34億年前的斯威士蘭系的古老沉積裡發現了200多個古細胞化石,便將生命起源的時間定在34億年前。不久,科學家又在35億年的岩石層中驚詫地找到最原始的生物藍藻,綠藻化石,不得不將生命源頭繼續上溯。

8億年前震旦紀,地球上出現了真核生物。然後是多細胞生物,然後是脊椎動物,乃至到數萬年前至今的智人種。

【林皓辰的回答(25票)】:

如果沒有生殖隔離?

我們設想:有一種老虎,可以和多種物種交配繁衍後代,其後代同樣具有跨種繁殖能力。

後代必須具備父母雙方的特徵,如果老虎和豬生下的也只是老虎,那麼這不叫生殖,叫寄生。

那麼老虎和豬,狗,羊,狼,馬,驢等交配後,生下的就是豬虎,狗虎,羊虎,馬虎,驢虎……等各種新奇生物。

然後豬虎,狗虎,羊虎,狼虎,馬虎,驢虎之間繼續交配----形成豬狗虎,狗馬虎,羊馬虎,狗驢虎等生物。

然後是豬狗狼驢虎,羊馬驢狗虎之類……

最後我們得到的是眾多的基因混雜產品……我們統稱其為一種:混合虎。這種虎已經長的不像虎了,因為虎的基因已經被稀釋太多。

物種多樣性的確沒了。因為生殖隔離是確定種的重要因素。上面我只選了四足哺乳動物呢。如果再猛一點,能和任何生物雜交,那麼這種生物將天下無敵。這種虎和鯊魚和鳥和樹都交配過後,出現了一種陸海空三棲猛獸,實在找不到食物了,還能光合作用!

其他的生物還玩個屁啊!

【泛醌的回答(0票)】:

我記得高中生物書上的例子是一群老鼠經過類似地殼運動的巨大變化,從此一分為二成為兩群,開天闢地重建新家園,多年之後地殼又一運動他們的n代子孫再見面的時候已經產生了生殖隔離,所以生殖隔離可以理解為新物種的形成。那麼,生殖隔離的產生條件就是突變+自然選擇+地理隔離。生殖隔離可以理解為進化的一部分,而生殖隔離的前提是地理隔離所以應該算大自然的產物(?′Д`?)

【張玉軒的回答(8票)】:

本人高三剛畢業,如果你問的是生殖隔離的原理,我十分願意分享我的想法。

$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

首先從人類基因談起來,大家都知道一般來講DNA序列轉錄出了RNA序列,而RNA序列翻譯形成蛋白質。所以DNA決定了一個人蛋白質的構成。

第二個點,蛋白質並不是一個球,蛋白質是經過氨基酸鏈或氨基酸環經過折疊形成的。特定的折疊方式造成了蛋白質特定的用途。

最後一點,是在一本練習冊上看到的理論,也許不太準確但是很形象。由第二點可以知道蛋白質有特定的形狀,那麼蛋白質a就可以折疊的很奇特使只有蛋白質b能與之結合。就像蛋白質a是一個門鎖,蛋白質b是一把鑰匙。其它的鑰匙(蛋白質c、d、e…)並不能打開鎖(蛋白質a)

那麼結果就顯而易見了。人類精子的頭部有蛋白質,人類卵子表面也有蛋白質,那麼二者相遇後精子會試圖與卵子結合。蛋白質能結合,那麼精子就能進入卵子,蛋白質無法結合(如果人類精子遇到了熊貓的卵子……我知道這個比喻很喪屍……)那麼精子頭部的小鑰匙打不來卵子的鎖,精卵就不能結合。所以只要DNA掌管那部分蛋白質的不一樣就存在生殖隔離。一個物種有自己一套DNA,所以不同物種之間存在了生殖隔離。

ps:知識有限,不對的地方還希望大大不吝賜教。

pss:關於騾子的問題,只有四個字來解釋,我不知道!也許你很憤怒我的答案,但是我真的不知道。。。

最後,我還有幾天就開學了,小生以後專學生物,希望以後能做出更專業準確並且通俗易懂的答案。謝謝你們認真的閱讀:

【穆雲的回答(2票)】:

自然條件下的生殖隔離:

地理隔離-生物各自進化-形成生殖隔離。

更具體的例子就是生物在繁殖的過程中發生了可以遺傳的變異,如蒙古馬與現代馬:

現代馬比蒙古馬少了一對染色體,科學家對現代馬與蒙古馬的染色體進行分析後發現現代馬的兩對染色體與蒙古馬的一對染色體有同源關係,推測是因為在分裂時染色體發生了一次「羅伯遜易位」,導致後代的染色體少了一對。

這就是生殖隔離產生的原因了,具體還有各種的情況。至於什麼是生殖隔離,請百度。

才疏學淺,如有錯漏就刪除答案。

【孫承駿的回答(1票)】:

有多種情況

第一種是這兩種動物的發情期和發情時的行為不一樣,所以這兩種動物相互不會產生興趣;

如果有兩種動物發情期與行為相似,但是它們在 自然 情況下不會相遇,所以也不會有交配行為;

就算以人工手段將兩種動物進行遠源雜交,如獅虎獸、騾子等,看似產生了後代。但是獅虎獸與騾子在產生生殖細胞的減數第一次分裂(M I 期)時染色體會發生聯會紊亂,不能產生可用的生殖細胞。即後代是不可育的。所以不能形成生物群落,還是有生殖隔離的。

總而言之是生物進化的產物。

【知乎用戶的回答(0票)】:

很簡單,基因呀!高中不是都學了麼,傳遞物種信息的是基因,既dna鏈。dna鏈是成對的,有的23對,有的22對,有的可能12對。。。只有配對的才能表達出來。你想想,如果12和23配對,那剩下的11個鹼基還不瘋?

【DarkLee的回答(0票)】:

1.是大自然的產物。

2.把一個物種分為兩部分,在不同的環境生存。它們各自在不同的環境下生存,基因突變,被環境篩選。

在經歷了足夠的時間之後,被分為兩部分的種群基因有了較大的不同,它們進行交媾時,精子和卵子裡的基因對不上,就像鑰匙對不上鎖頭,自然無法生出正常的後代,或者根本不會受精。

【十月初五的回答(0票)】:

長期地理隔離帶來生殖隔離

【微醺的回答(0票)】:

地理隔離

【Wood的回答(0票)】:

地理隔離

【Tina的回答(0票)】:

基因

【溫柔的回答(0票)】:

馬和騾子

標籤:-生物學 -進化 -自然科學 -遺傳 -遺傳學


相關資源:





給我留言