گونه‌زایی آلوپاتریک: وقتی جدایی جغرافیایی، موجودات جدید می‌سازد
گونه‌زایی چیست و آلوپاتریک چه معنایی دارد؟
پیش از هر چیز، باید با دو مفهوم پایه آشنا شویم. گونه‌زایی5 به فرآیندی گفته می‌شود که در آن یک گونهٔ جدید از یک گونهٔ والد به وجود می‌آید. اما گونه6 چیست؟ در یک تعریف ساده، گونه گروهی از موجودات زنده است که می‌توانند با یکدیگر جفتگیری کرده و فرزندان بارور و زایا تولید کنند. برای مثال، یک شیر و یک ببر، با وجود شباهت‌های زیاد، دو گونهٔ متفاوت هستند زیرا اگر هم جفتگیری کنند (که به ندرت در اسارت رخ می‌دهد)، فرزند آنها (نری به نام "شیرببر" یا ماده‌ای به نام "ببشیر") معمولاً نابارور است.
حالا کلمهٔ "آلوپاتریک" را بررسی می‌کنیم. این کلمه از دو بخش یونانی تشکیل شده است: "Allo" به معنای "دیگر" یا "متفاوت" و "Patris" به معنای "سرزمین مادری". بنابراین، آلوپاتریک به معنای "سرزمین‌های جدا" یا "محدوده‌های متفاوت" است. پس در گونه‌زایی آلوپاتریک، جدایی فیزیکی و جغرافیایی، عامل اصلی ایجاد گونه‌های جدید است.
مراحل گام‌به‌گام گونه‌زایی آلوپاتریک
این فرآیند معمولاً در چند مرحلهٔ پشت سر هم رخ می‌دهد:
| مرحله | شرح | مثال فرضی |
|---|---|---|
| 1 | یک جمعیت بزرگ و یکدست از یک گونه در یک محدودهٔ جغرافیایی زندگی می‌کند. | جمعیتی از موش‌های صحرایی در یک دشت بزرگ و پیوسته. |
| 2 | یک مانع جغرافیایی بزرگ ظاهر می‌شود و جمعیت را به دو یا چند بخش جدا می‌کند. | یک رودخانهٔ عریض در دشت به وجود می‌آید و جمعیت موش‌ها را به دو گروه شرقی و غربی تقسیم می‌کند. |
| 3 | جریان ژن بین جمعیت‌های جدا شده متوقف می‌شود. | موش‌های دو سوی رودخانه دیگر نمی‌توانند با هم جفتگیری کنند و ژن‌هایشان را مبادله نمایند. |
| 4 | هر جمعیت به طور مستقل فرگشت پیدا می‌کند (انتخاب طبیعی و رانش ژنتیکی). | در سوی شرق، خاک تیره‌تر است و موش‌های با پوشش تیره‌تر بهتر استتار کرده و زنده می‌مانند. در سوی غرب، خاک روشن‌تر است و موش‌های روشن‌تر مزیت پیدا می‌کنند. |
| 5 | با گذشت زمان کافی، تفاوت‌ها آنقدر زیاد می‌شود که حتی اگر مانع جغرافیایی برداشته شود، دو جمعیت دیگر نمی‌توانند با هم تولیدمثل کنند. | پس از هزاران نسل، موش‌های شرقی و غربی از نظر ژنتیکی، رفتاری و فیزیکی آنقدر متفاوت شده‌اند که اگر رودخانه خشک شود، دیگر تمایل یا توانایی جفتگیری با هم را ندارند. اکنون دو گونهٔ جدید به وجود آمده است. |
انواع موانع جغرافیایی و مثال‌های معروف
موانع جغرافیایی می‌توانند بسیار متنوع باشند. در جدول زیر برخی از رایج‌ترین آنها و مثال‌های واقعی از هر کدام را مشاهده می‌کنید:
| نوع مانع | توضیح | مثال علمی |
|---|---|---|
| کوه‌ها | زنجیره‌کوه‌های بلند می‌توانند زیستگاه‌های یکسان را به دو نیمه تقسیم کنند. | سنجاب‌های شمال و جنوب کانیون گرند. این کانیون عظیم، جمعیت اصلی سنجاب‌ها را حدود ۱۰۰۰۰ سال پیش جدا کرد و اکنون این دو جمعیت به گونه‌های متفاوتی تبدیل شده‌اند. |
| دریاها و اقیانوس‌ها | آب‌های وسیع برای موجودات خشکی‌زی مانعی غیرقابل عبور هستند. | لاک‌پشت‌های غول‌پیکر جزایر گالاپاگوس. هر جزیره لاک‌پشت‌های مخصوص به خود را دارد که از یک نیای مشترک که توسط دریا از سرزمین اصلی جدا شده، به وجود آمده‌اند. |
| رودخانه‌ها | رودخانه‌های عریض می‌توانند برای بسیاری از جانوران کوچک و گیاهان مانع ایجاد کنند. | میمون‌های تیتی در جنگل‌های آمازون. رودخانه‌های عظیم آمازون جمعیت این میمون‌ها را از هم جدا کرده و منجر به ایجاد چندین گونهٔ مختلف شده است. |
| بیابان‌ها | مناطق خشک و بی‌آب برای موجودات وابسته به رطوبت، سد بزرگی محسوب می‌شوند. | سوسمارهای حصارنشین در استرالیا. گسترش بیابان‌ها در استرالیا جمعیت این سوسمارها را جدا کرده و باعث گونه‌زایی شده است. |
نقش انتخاب طبیعی و ریاضی ساده پشت آن
همانطور که در مراحل دیدیم، پس از جدایی، انتخاب طبیعی نقش اصلی را در تغییر جمعیت‌ها بازی می‌کند. انتخاب طبیعی یعنی افراد دارای ویژگی‌های سازگارتر با محیط، شانس بیشتری برای زنده ماندن و تولیدمثل دارند. این ویژگی‌های مفید به نسل‌های بعد منتقل می‌شوند.
این تغییرات به مرور زمان و در مقیاس بزرگ‌تر، علاوه بر رنگ، می‌توانند بر روی شکل اندام‌ها، رفتارها، فصل تولیدمثل و حتی دستگاه تولیدمثل نیز تأثیر بگذارند و در نهایت مانع از جفتگیری بین دو جمعیت شوند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر! این فرآیند برای همهٔ جانداران از جمله گیاهان، قارچ‌ها و باکتری‌ها نیز رخ می‌دهد. برای مثال، بذر یک گیاه ممکن است توسط باد یا پرنده به آن سوی یک کوهستان برده شود و جمعیت جدیدی را تشکیل دهد که از جمعیت اصلی جدا می‌افتد.
پاسخ: خیر، همیشه اینطور نیست. گاهی اوقات دورهٔ جدایی به اندازهٔ کافی طولانی نیست یا محیط‌های دو طرف مانع آنقدر مشابه هستند که تغییرات عمده‌ای رخ نمی‌دهد. اگر دو جمعیت پس از برداشته شدن مانع دوباره بتوانند به راحتی جفتگیری کنند، گونه‌زایی رخ نداده است.
پاسخ: در گونه‌زایی آلوپاتریک، جدایی فیزیکی اول رخ می‌دهد و سپس تفاوت‌ها به وجود می‌آیند. اما در گونه‌زایی هم‌زیست، جمعیت‌ها در یک محدودهٔ جغرافیایی زندگی می‌کنند اما به دلایل دیگری مانند تغییر در رفتار جفتگیری یا تفاوت در منابع غذایی، از هم جدا شده و به گونه‌های مجزا تبدیل می‌شوند. گونه‌زایی آلوپاتریک بسیار رایج‌تر است.
پاورقی
1 Allopatric Speciation
2 Gene Flow: انتقال ژن‌ها از یک جمعیت به جمعیت دیگر از طریق تولیدمثل.
3 Natural Selection: فرآیندی که در آن ویژگی‌های سازگارتر با محیط، با احتمال بیشتری به نسل‌های بعد منتقل می‌شوند.
4 Genetic Drift: تغییرات تصادفی در فراوانی ژن‌ها در یک جمعیت کوچک.
5 Speciation
6 Species
7 Sympatric Speciation