Kas olete mõelnud:
Kas liike tekib pidevalt juurde? Kuidas uued liigid tekivad?
Sissejuhatus
Darwini tähelepanu köitnud Galapagose saared asuvad 960 km kaugusel Ecuadori rannikust Vaikse ookeani idaosas. Suhteliselt noor saarestik koosneb ookeanilistest saartest, mis pole kunagi Lõuna-Ameerikaga ühenduses olnud. Seega kõik liigid on sinna ühel või teisel viisil saabunud ja kujunenud seejärel olemasolevatest liikidest uuteks liikideks. Liikide kujunemist on mõjutanud erinevad tegurid, näiteks vulkaaniline aktiivsus või populatsiooni levimine uuele saarele. Liigitekke tulemusel on umbes 40% Galapagose saarestiku liikidest omased vaid sellele piirkonnale ehk endeemsed - neid liike ei leidu kusagil mujal maailmas.
Õpieesmärgid
Selle peatüki lõpuks:
- teate, millised mehhanismid viivad uute liikide tekkimisele;
- oskate analüüsida ning hinnata mutatsioonilise muutlikkuse, kombinatiivse muutlikkuse, geneetilise triivi ja isolatsiooni osa liigitekkes.
Liigiteke
Liik on sarnaste tunnustega organismirühm, kelle isendid annavad viljakaid järglasi ning kellel on oma levila. Igal liigil on oma, teistest liikidest erinev geenifond - populatsiooni/liigi kõik geenid ja alleelid. Erinevate alleelide ja genotüüpide arvulist suhet nimetatakse populatsiooni geneetiliseks struktuuriks. Populatsiooni geenifond ja geneetiline struktuur ei püsi muutumatuna. Uued geenivormid ehk alleelid tekivad mutatsioonide teel. Tekkinud alleelid kombineeruvad sugulisel paljunemisel, kas meioosis või viljastumisel.
Erinevate populatsioonide isendite ristumisel võivad populatsiooni geenifondi sattuda uued, varem sealt puudunud alleelid - geenivool. Geenivool on tingitud loomade rändest või seemnete kandumisest uutesse elupaikadesse. Looduskatastroofidest tulenevalt võib vahel uue põlvkonna moodustamisest osa võtta vaid väike kogum eelmise põlvkonna sugurakkudest. Selliseid juhuslikke muutuseid populatsiooni geneetilises struktuuris nimetatakse geenitriiviks. Geenitriivi erivormiks on ka pudelikaelaefekt - algsest, oma kindla geenifondiga populatsioonist jäävad alles mõned üksikud isendid, kellest kujuneb uus populatsioon (joonis 4.1.7.1.).
Joonis 4.1.7.1. Pudelikaelaefekt
Liigiteke tähendab kahe populatsiooni vahelise bioloogilise ristumisbarjääri teket. Uus liik kujuneb enamasti geograafilise takistuse tõttu, aga võib kujuneda ka sama levila piires ilma geograafilise takistuseta (joonis 4.1.7.2.).
Joonis 4.1.7.2. Allopatriline, peripatriline, parapatriline ja sümpatriline liigiteke
Allopatriline liigiteke ehk liigiteke geograafilise isolatsiooni tõttu
Allopatrilise liigitekke puhul isoleerib geograafiline barjäär füüsiliselt populatsioonid, takistades nii geenivoolu ehk kahe populatsiooni omavahelist ristumist. Geograafilised barjäärid tekivad geoloogiliste protsesside tagajärjel nagu mäestike teke, mandrite triiv või saarte teke.
Eraldusse sattunud populatsioonis ei esine kõiki algsele populatsioonile omaseid geenialleele ehk toimub geenitriiv. Looduslik valik soosib just selle uue keskkonna suhtes kasulikke tunnuseid ja sellega seonduvalt tekivad ka kohastumused.
Darwini vindid (sirgud) Galapagose saartel on tõenäoliselt kujunenud ühisest esivanemast, kuid kohastunud sööma erinevat toitu. Putuktoiduliste lindude nokk on pisem, taimtoidulistel veidi suurem. Puukoore all olevatest putukatest toituvatel lindudel on nokk pikem. Seemnetest toituvatel lindudel on kesta purustamiseks nokk tugevam, lühem ja laiem ning kõrgem (joonis 4.1.7.3.).
Enamasti ei jää väike eraldusse sattunud populatsioon ellu ja uut liiki ei teki.
Joonis 4.1.7.3. Darwini vindid Galapagose saartel
Geograafilisest isolatsioonist tulenevalt on kujunenud mitmed endeemsed liigid. Endeem on liik, mis esineb üksnes teatud piiratud alal. Endeemid on nokkloom Austraalias, paradiisilind Uus-Guineal, elevant-kilpkonn Galapagosel. Eestis on endeemseks liikideks näiteks eesti soojumikas ja saaremaa robirohi (joonis 4.1.7.4.).
Joonis 4.1.7.4. Saaremaa robirohi on endeemne liik Eestis
Geograafilise isolatsiooni erivormideks võib pidada liigiteket, kus populatsiooni levila on nii suur, et äärealade isendite ristumise tõenäosus on madal (parapatriline liigiteke) ja väikese populatsiooni eraldumist suuremast populatsioonist (peripatriline liigiteke).
Sümpatriline liigiteke
Sümpatriline liigiteke on algse liigi jagunemine kaheks või enamaks ilma geograafilise isolatsioonita, ühise levila piires. Populatsiooni üks osa kohastub kasutama ühte tüüpi ressurssi, teine osa teist tüüpi ressurssi ja seda ühisel territooriumil. Näiteks parasiteerimine eri liiki peremeesorganismidel, kus eri sugupooled kohtuvad ja paarituvad just peremeesorgamismil. Sellisel viisil on tõenäoliselt eristunud Põhja-Ameerikas viirpuu- ja õunapuu kärbsed. Kohastumine uuele ökoloogilisele nišile võib viia ristumisbarjääri tekkele.
Ristumisbarjäär
Ristumisbarjäär tähendab, et varem vabalt ristuvate populatsioonide isendid ei saa enam omavahel sigida. Ristumisbarjäär võib tekkida nii viljastumiseelselt kui ka viljastumisjärgselt.
Ristumist võib takistada:
Käitumine paaritumisperioodil
Etoloogiline sobimatus loomadel, vale signaali puhul kohatud isendit potentsiaalse partnerina ei identifitseerita. Erineda võivad pulmatantsud, kutsehüüd, lõhnaained, mis ei ole enam teisele liigikaaslasele äratuntavad. Näiteks mõned ritsikaliigid on ehituselt väga sarnased, kuid erineva häälitsuse tõttu ei paaritu.
Ajaline barjäär
Ühe liigi isenditel ei kattu paljunemisperiood. Näiteks ühes tiigis elavatel konnadel võib kudemisperiood olla erineval ajal.
Mehaaniline isolatsioon
Suguelundid ei sobi enam kokku ja paaritumine on võimatu. Suguelundite erinevusi esineb peamisekt putukaliikidel, aga ka Aafrika mandril elaval pisikesel primaadil senegali galaagol.
Sugurakkude sobimatus
Kehavälise viljastamise puhul ei tunta sugurakke ära.
Hübriidide elujõulisus või viljatus
Hübriididele ei pruugi sobida kummagi algpopulatsiooni elutingimused ja/või tekkivad hübriidid on viljatud. Näiteks hobuse ja eesli hübriid muul.
Hübriidid
Hübriid on kahe eri liiki kuuluva isendi ristumisel saadav järglane. Tavaliselt on hübriidid viljatud ja seega ei saa rääkida uue liigi tekkest. Hübriidid võivad tekkida näiteks sebra ristumisel hobuse, eesli või poniga (joonis 4.1.7.5.). Euroopa naaritsa ja tuhkru hübriide on leitud mitmel pool Euroopas, kus euroopa naarits on vähearvukas ning jõudnud hääbumise äärele.
Joonis 4.1.7.5. Sebra ja eesli hübriid
Inimene on loonud ka selliseid hübriide, mis looduses geograafilise isolatsiooni tõttu tekkida ei saa. Üheks selliseks on hiiglaslik kaslane liiger, kes saadakse isase lõvi ja emase tiigri ristamisel.
Kokkuvõte
Ühte liiki kuuluvad isendid elavad ühisel territooriumil ja annavad viljakaid järglasi. Liigitekke peamiseks viisiks on allopatriline liigiteke, mis tuleneb geograafilisest isolatsioonist. Harvem võib uus liik tekkida ka sümpatriliselt ehk sama levila piires ilma geograafilise isolatsioonita. Uuest liigist saame rääkida siis, kui populatsioonide vahel on tekkinud ristumisbarjäär ehk isendid ei saa enam anda viljakaid järglasi. Ristumist võib takistada erinev käitumine paljunemisperioodil, ajaline barjäär, mehaaniline isolatsioon, sugurakkude sobimatus või on tekkinud hübriidid viljatud ja vähe elujõulised.
Mõisted
liik
geenivool
geenitriiv
pudelikaelaefekt
allopatriline liigiteke
sümpatriline liigiteke
ristumisbarjäär
endeem
hübriid
Lisamaterjalid
Vikerraadio saatesari: Kuula Rändajat. Galapagose saared - looduse katselabor vikerraadio.err.ee/v/kuula_randajat/saated/c8b24899-2aac-46f7-9be6-54496ff9adf9/kuula-randajat-galapagose-saared-looduse-katselabor
1. ülesanne*
Valige õige lauselõpp.
Wilsoni paradiisilind esineb ainult Paapua Uus-Guinea saarestikus ja sellist liiki nimetatakse ...
- endeemseks liigiks.
- hübriid-liigiks.
- klooniks.
- alaliigiks.
2. ülesanne*
Millist evolutsiooni mehhanismi kirjeldatakse? Lohistage sobivad mõisted vastavate kirjelduste juurde.
Konnade kudemisrände ajal hukub tuhandeid konnasid autoteedel -
Läbi metsa rajatakse uus maantee ning ohutuse tagamiseks rajatakse maantee serva piirdeaed -
Uus liik tekib ühise levila piires, ilma geograafilise isolatsioonita -
Paljunemisperioodil rändas metskitsesokk kodukohast kaugematesse metsadesse -
3. ülesanne*
Kas tegemist on endeemi või hübriidiga? Lohistage pildid sobiva valiku juurde.
4. ülesanne**
Ristumisbarjäär viib uue liigi tekkele. Varem vabalt ristuvate populatsioonide isendid ei saa enam ühel või teisel põhjusel omavahel viljakaid järglasi. Ühendage ristumisbarjääri näide vastava takistuse nimetusega.
Kaamli ja laama järglane on kaama -
Lääne-Eestis ja saartel kasvab looduses lisaks punasele leedrile vahel ka külmaõrna musta leedrit, kusjuures mõlemad liigid on meile kultuurtaimedena sisse toodud. Punane leeder õitseb mustast leedrist varem -
Hariliku kärnkonna ja kõre häälitsus paaritumisperioodil on erinev -
Erinevate kalaliikide kudemisel eritavad munarakud spetsiaalseid keemilisi signaale, et isaskala viljastaks sama liigi emaskala koetud marja -
Suguelundite kuju on teatud putukaliikidel, näiteks kiilidel, väga erinev -
5. ülesanne**
Joonisel kujutatakse erinevate kajakaliikide esinemist põhjapoolusel.
1 - tõmmukajakas, 2 - siberi tõmmukajakas, 3 - kirde tõmmukajakas, 4 - mongoolia hõbekajakas, 5 - siberi hõbekajakas, 6 - ameerika hõbekajakas, 7 - euroopa hõbekajakas
Nimetatud kajakaliikide populatsioonid ristuvad suuremal või vähemal määral. Sellise kajakaliikide ahela kummaski otsas paiknevad tunnuste varieeruvuse äärmusi esindavad hõbekajakas ja tõmmukajakas, kes saavad teisel pool maakera taas kokku, kuid on nüüd niivõrd erinevad, et omavahel ei ristu.
Selline ringikujuline kajakaliikide levik on näide ...
- parapatrilisest liigitekkest (populatsiooni levila on väga lai, äärealade isendite ristumise tõenäosus on madal).
- peripatrilisest liigitekkest (väiksema populatsiooni eraldumine suuremast populatsioonist).
- sümpatrilisest liigitekkest (populatsioonid elavad samas elupaigas).
- allopatrilisest liigitekkest (populatsioonid on geograafiliselt täielikult isoleeritud).
6. ülesanne**
Äädikakärbestega läbi viidud eksperimendi käigus eraldati algpopulatsioonist kaks gruppi äädikakärbseid. Ühele grupile pakuti toiduks vaid maltoosi sisaldavat toitu ning teisele vaid tärklist sisaldavat toitu. Populatsioone hoiti lahus mitme põlvkonna jooksul. Seejärel lasti kaks populatsiooni uuesti kokku ning märgati, et kahe populatsiooni vahelist ristumist ei toimunud.
Millist liigitekke hüpoteesi on sellise eksperimendi käigus võimalik kontrollida?
- sümpatrilist (geograafilise isolatsioonita).
- allopatrilist (geograafilise isolatsiooniga).
- parapatrilist (külgnevad populatsioonid annavad hübriide).
7. ülesanne***
Paljudel loomadel elutsevad välised parasiidid nagu täid. Enamasti parasiteerib ühel imetajal üks konkreetne täiliik. Erinevalt teistest imetajatest esineb inimestel kaks erinevat täiliiki. Üks inimese parasiitidest on peatäi, kes elab peas ja teine kubemetäi, kes elab kubemepiirkonnas. Nende liikide lahknemise uurimisel molekulaarkella meetodi abil selgus, et neil on ühine esivanem eksisteerinud umbes 3 miljonit aastat tagasi. Selle teadmise alusel saame me oletada, et siis hakkas kaduma ka esimestel inimese eellastel karvkate, mis on jäänud tänapäeva inimesele vaid pea- ja kubemepiirkonda.
Millist liigitekke viisi antud tekst kirjeldab?
- allopatrilist.
- sümpatrilist.
8. ülesanne***
Kuulake Vikerraadio teadusuudist: Galápagosel tekkis erakordselt kiiresti uus linnuliik
Täitke kuulatud teadusuudise põhjal lünktekst lohistades sõnad ja väljendid sobivatesse lünkadesse.
Liigiteke toimub tavaliselt
Maasirguvaatlused aitasid ka
Princetoni Ülikooli bioloogid Peter ja Rosemary Grant märkasid aga mõned head aastad tagasi
Lind paaritus kahe kohaliku linnuliigiga
Oma viimatisel külaskäigul
Uut liiki lindudel on teiste maasirkudest
9. ülesanne***
Maailma kõige isoleeritumaks saarestikuks peetakse Havai saarestikku. Havai saarestik asub Vaikse ookeani keskel ja koosneb reast saartest, mis on vulkaanilist päritolu. Väga vähestest algsetest liikidest on aja jooksul kujunenud palju uusi liike. Havail leidub umbes 800 liiki äädikakärbseid, kes on välja kujunenud paarist algsest liigist. Paljude äädikakärbse liikide puhul seisneb lahknemine selles, et erinevad liigid kasutavad paljunemiseks erinevaid taimeosi.
Millist liigitekke viisi see näide kõige paremini kirjeldab?
- liigiteke georaafilise takistuse tõttu (allopatriline).
- liigiteke sama levila piires (sümpatriline).
