reproductive isolation

感官演化加速物種形成(speciation by sensory drive):以非洲維多利亞湖慈鯛科魚類為例(下)

感官演化加速物種形成(speciation by sensory drive):以非洲維多利亞湖慈鯛科魚類為例(下)
國立臺灣大學生命科學系碩士班(原動物學研究所)2012級方慧詩

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控制色彩視覺的蛋白質,即視蛋白(opsin)。非洲慈鯛科魚類共七種屬於視錐細胞的視蛋白,每一種蛋白最敏感的光波長皆不同;每一種魚擁有三到四種視細胞,而其色彩視覺敏銳度便是根據此三到四種視細胞組合成的敏感波長所決定。在慈鯛科族群輻射演化的同時,視蛋白基因序列也高度變異。先前研究指出維多利亞湖內慈鯛科族群間遺傳差異僅為馬拉威湖內的十分之一,然而前者在視蛋白 LWS 基因上的差異卻是後者的五倍之多,如此不對等的變異程度應為天擇所造成的,即適應環境的演化結果。

感官演化加速物種形成(speciation by sensory drive):以非洲維多利亞湖慈鯛科魚類為例(上)

感官演化加速物種形成(speciation by sensory drive):以非洲維多利亞湖慈鯛科魚類為例(上)
國立臺灣大學生命科學系碩士班(原動物學研究所)2012級方慧詩

在物種形成的假說裡,生殖隔離是生物為了適應不同環境演化出性狀不同的表徵所造成的結果,若這個為了適應環境所演化的性狀表徵與感官功能相關,則此物種形成的模式又稱作感官驅動之種化(speciation by sensory drive),而且此兩族群為了適應環境演化出兩種不同形式的感官通常也會造成兩種不同的擇偶偏好,進而形成交配前的生殖隔離,非洲維多利亞湖的慈鯛科族群正好是研究脊椎動物進行此類種化作用的經典案例。

慈鯛科魚類是熱帶淡水水域常見的物種,以母魚口腔育幼的行為著名,廣泛分布於非洲、南美、印度等,在非洲則可於維多利亞湖群、馬拉威湖群與坦甘尼咯湖群所見,而這三大湖群中就屬維多利亞湖群歷史最年輕(25到75萬年),甚至在更新世(11萬年前)曾經乾涸過,重新填水回到原本狀態的時間是一萬五千年前,因此目前湖內的生物相可說是非常近期的演化結果;實驗證實,維多利亞湖群的慈鯛科魚類適應輻射發生時間也是非洲湖群中最近期的,且以粒線體DNA分析其物種間的遺傳差異,分析結果也顯示屬維多利亞湖群魚類族群之間差異最小,其遺傳差異是馬拉威湖群族群間的十分之一。

「生殖隔離」(Reproductive isolation):以白頭翁與烏頭翁的母鳥擇偶偏好為例

「生殖隔離」(Reproductive isolation):以白頭翁與烏頭翁的母鳥擇偶偏好為例
國立臺灣大學生命科學系碩士班(原動物學研究所)2012級 方慧詩

子曰:「食色,性也。」,孟子曰:「不孝有三,無後為大。」從這兩句話可了解到古人教導我們生命中最重要的事就是繁殖。不過「找到對象很重要,找到對的人更重要」!事實上,「找到對的人」也是演化學上相當重要的觀念,因為生物選擇配偶時傾向選擇與自己同種的個體進行交配,並拒絕與非同種的交配,這樣的機制就是一種生殖隔離(reproductive isolation)機制。

以交配時機為考量,生殖隔離可分為交配前生殖隔離與交配後生殖隔離。交配前生殖隔離是一種辨認我族的能力或是因繁殖季節不同造成時間上的隔離;交配後生殖隔離則會因雌雄生殖器官無法配合、配子(gamete)無法接合形成合子(zygote)等,或合子形成後雜交子代無法存活或無生殖能力,或其適應力(fitness)比純種子代弱。當生殖隔離發生在兩個相近的生物族群裡而且不斷強化(reinforcement),這兩個族群就會逐漸分離,最後產生新的物種(speciation),這是演化學上緩慢但重要的過程。