Izolacja behawioralna | Definicja i przykład

Różne rytuały godowe gatunków zwierząt tworzą niezwykle silne bariery reprodukcyjne, określane mianem izolacji seksualnej lub behawioralnej, które izolują pozornie podobne gatunki w większości grup królestwa zwierząt. U gatunków dwupiennych samce i samice muszą szukać partnera, być w pobliżu siebie, przeprowadzać skomplikowane rytuały godowe i w końcu kopulować lub uwalniać swoje gamety do środowiska, aby móc się rozmnażać.

Tańce godowe, pieśni samców wabiące samice lub wzajemna pielęgnacja par to przykłady typowych zachowań zalotnych, które umożliwiają zarówno rozpoznanie, jak i izolację reprodukcyjną. Dzieje się tak dlatego, że każdy z etapów zalotów zależy od zachowania partnera. Samiec będzie tylko przejść do drugiego etapu wystawy, jeśli kobieta pokazuje pewne reakcje w jej zachowaniu.

Definicja izolacji behawioralnej

Na trzeci etap przejdzie tylko wtedy, gdy ona wykaże drugie kluczowe zachowanie. Zachowania obojga są ze sobą powiązane, zsynchronizowane w czasie i prowadzą w końcu do kopulacji lub uwolnienia gamet do środowiska. Żadne zwierzę, które nie jest fizjologicznie przystosowane do zapłodnienia, nie może ukończyć tego wymagającego łańcucha zachowań. W rzeczywistości najmniejsza różnica we wzorcach zalotów dwóch gatunków wystarczy, by uniemożliwić kojarzenie się (na przykład specyficzny wzór śpiewu działa jako mechanizm izolacyjny u różnych gatunków pasikoników z rodzaju Chorthippus). Nawet tam, gdzie różnice morfologiczne między gatunkami są minimalne, różnice w zachowaniu mogą być wystarczające do uniemożliwienia kojarzenia. Na przykład Drosophila melanogaster i D. simulans, uważane za gatunki bliźniacze ze względu na podobieństwo morfologiczne, nie łączą się w pary, nawet jeśli są trzymane razem w laboratorium. Drosophila ananassae i D. pallidosaare są gatunkami bliźniaczymi z Melanezji. W warunkach naturalnych rzadko tworzą hybrydy, choć w laboratorium możliwe jest uzyskanie płodnego potomstwa. Badania ich zachowań seksualnych wykazują, że samce zalecają się do samic obu gatunków, ale samice wykazują wyraźną preferencję do kojarzenia się z samcami własnego gatunku. Na chromosomie II obu gatunków znaleziono inny region regulatorowy, który wpływa na zachowania selekcyjne samic.

Feromony odgrywają ważną rolę w izolacji płciowej gatunków owadów. Związki te służą do identyfikacji osobników tego samego gatunku i tej samej lub różnej płci. Odparowane cząsteczki lotnych feromonów mogą służyć jako sygnał chemiczny o szerokim zasięgu. W innych przypadkach feromony mogą być wykrywane tylko na niewielką odległość lub przez kontakt.

Co to jest izolacja behawioralna

W gatunkach z grupy melanogaster u Drosophila feromony samic są mieszaninami różnych związków, występuje wyraźny dymorfizm w rodzaju i/lub ilości związków obecnych dla każdej z płci. Ponadto występują różnice w ilości i jakości związków składowych pomiędzy spokrewnionymi gatunkami, przyjmuje się, że feromony służą do rozróżniania osobników poszczególnych gatunków. Przykładem roli feromonów w izolacji płciowej są „omacnice kukurydziane” z rodzaju Ostrinia. W Europie występują dwa bliźniacze gatunki, które od czasu do czasu krzyżują się. Samice obu gatunków produkują feromony zawierające lotny związek, który ma dwa izomery, E i Z. 99% związku produkowanego przez samice jednego gatunku jest w postaci izomeru E, podczas gdy samice drugiego gatunku produkują 99% izomeru Z. Produkcja związku jest kontrolowana tylko przez jedno locus, a mieszaniec międzygatunkowy produkuje równą mieszaninę obu izomerów. Samce, ze swej strony, wykrywają prawie wyłącznie izomer emitowany przez samice swojego gatunku, tak że hybrydyzacja, choć możliwa, jest rzadka. Percepcja samców jest kontrolowana przez jeden gen, różny od tego do produkcji izomerów, heterozygotyczne samce wykazują umiarkowaną reakcję na zapach obu typów. W tym przypadku tylko 2 „loci” wywołują efekt etologicznej izolacji między gatunkami, które są genetycznie bardzo podobne.

Seksualna izolacja między dwoma gatunkami może być asymetryczna. Może się tak zdarzyć, gdy kojarzenie, które daje potomstwo, pozwala tylko jednemu z dwóch gatunków funkcjonować jako żeński protoplasta, a drugiemu jako męski, podczas gdy wzajemne krzyżowanie nie występuje. Na przykład, połowa wilków badanych w rejonie Wielkich Jezior w Ameryce wykazuje sekwencje mitochondrialnego DNA kojotów, podczas gdy mitochondrialne DNA wilków nigdy nie jest znajdowane w populacjach kojotów. Prawdopodobnie odzwierciedla to asymetrię w kojarzeniu międzygatunkowym wynikającą z różnicy w wielkości obu gatunków, ponieważ samce wilków wykorzystują swój większy rozmiar do kojarzenia się z samicami kojotów, podczas gdy samice wilków i samce kojotów nie kojarzą się ze sobą.

Przykład izolacji behawioralnej

Każda grupa ma swój charakterystyczny rytuał zalotów. Ten wyszukany, złożony rytuał godowy izoluje je od blisko spokrewnionych gatunków i pomaga im znaleźć właściwego partnera do godów. Na przykład cyraneczka (Sula nebouxii) dzieli swoje siedlisko z kilkoma innymi gatunkami z rodzaju Sula, ale mimo wszystkich podobieństw nigdy się z nimi nie godzi. W tym przypadku izolacja behawioralna jest ułatwiona dzięki skomplikowanemu rytuałowi zalotów, który jest unikalny dla tego gatunku. Samica nurzyka błękitnopłetwego wybiera partnera do godów dopiero po obejrzeniu całego rytuału zalotów.

Jak izolacja behawioralna prowadzi do specjacji?

Załóżmy, że mamy jedną populację bardzo podobnych do siebie organizmów, które mogą się ze sobą rozmnażać. Wszystkie te organizmy byłyby uważane za jeden gatunek. Jeśli jednak niektóre samice łączą się w pary tylko z samcami, którzy potrafią wydawać specyficzne dźwięki, to jest to tak zwana izolacja behawioralna.

Izolacja behawioralna może z czasem prowadzić do specjacji. W miarę upływu czasu podgrupy stają się coraz bardziej zróżnicowane, aż nie są już w stanie się krzyżować. Stają się wtedy dwoma różnymi gatunkami.

Gdy dochodzi do specjacji, zachowania izolujące zapewniają kojarzenie tylko między członkami tego samego gatunku, ułatwiając rozpoznanie potencjalnych partnerów. To również zapobiega marnowaniu energii i czasu na szukanie i kojarzenie się z osobnikami, które nie będą produkować płodnego lub zdolnego do życia potomstwa.

Dlaczego izolacja behawioralna jest korzystna?

Ograniczenie liczby potencjalnych partnerów i zawężenie puli genowej nie zawsze jest korzystne dla organizmu. Jednakże, podczas gdy izolacja behawioralna może mieć negatywny wpływ na jednostkę, będzie ona korzystna dla całego gatunku jako całości. Presja środowiskowa, której poddawana jest cała populacja, prowadzi do niewielkich zmian, które mogą powodować izolację behawioralną, a następnie (być może) specjację.

Ptaki są znane z najdziwniejszych rytuałów godowych. Obejrzyj wideo poniżej, aby zobaczyć tylko jeden przykład!