Information

Beispiele für die Schaffung einer neuen Tierart durch den Menschen


Vor kurzem habe ich mit meinem Freund gestritten, der zufällig Kreationist ist. Da er nicht an die "Evolutionstheorie" glaubt, habe ich ihn gefragt, wie er eine so große Vielfalt beim Hund Canis familiaris sppecies erklären kann. (Das Beispiel aus Charles Darwins über die Entstehung der Arten sagen, dass Menschen mit Hunden das gemacht haben, was Mutter Natur mit jeder Spezies gemacht hat)

Mein Freund hat ungefähr geantwortet:

Nun, Chihuahuas oder Huskys zu haben ist eine Sache, aber einen Tetrapoden von einem Fisch zu bekommen, ist etwas, das niemals passieren kann.

Mir wurde klar, dass das Beispiel von Darwin in der Tat nicht perfekt ist… Obwohl Chihuahuas und Jagdhunde aufgrund ihrer Größe nicht effizient kopulieren können, können ihre Samen und Eierstöcke ein neues Leben beginnen.

Ich kann kein Gegenbeispiel für eine Art geben, die vom Menschen so lange künstlich in eine neue Richtung gezüchtet wurde, dass eine neue Art (deren Exemplare sich per Definition nicht mit den Exemplaren der Basisart fortpflanzen konnten) geschaffen wurde.

Es ist nicht so, dass ich Kreationist werde… aber gibt es eine Ausnahme von dieser Regel für künstlich gezüchtete Tierarten?

[Bearbeiten] Diese Frage hat nichts damit zu tun, ich frage ausschließlich nach Beispielen für eine künstlich gezüchtete Tierarten die in zwei Arten gezüchtet wurde.

[Bearbeiten 2] Um genau zu sein, bin ich auch nicht an Exemplaren interessiert, die sich aufgrund verschiedener "äußerer" Umstände wie Umgebungstemperatur oder -größe nicht reproduzieren können (Beispiel Chihuahua & Hound). Ich interessiere mich für Exemplare, die von der gleichen Basisart stammen und sich auch mit Hilfe der In-vitro-Fertilisation nicht vermehren können (ich weiß, das ist nicht genau die Definition von Spezies). Ich möchte nur vermeiden, eine ähnliche Antwort zu erhalten.


Es gibt in der Tat viele Beispiele für neue Arten, die von Menschen geschaffen wurden und deren Entstehung von Menschen beobachtet wurde. Viele durch bewusstes Experimentieren. Sie können Beispiele finden, wenn Sie "Beispiele der Artbildung" googeln, auf der Wikipedia-Seite nach Artbildung oder auf der Seite von Talk Origins suchen:

http://www.talkorigins.org/faqs/faq-speciation.html

http://www.talkorigins.org/faqs/speciation.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Speciation

Das Problem ist, dass es zwei interessante Ereignisse in Bezug auf die "Entstehung der Arten" gibt, die zwar verwandt, aber nicht dasselbe sind: Es gibt eine Artbildung und dann gibt es einen allgemeinen Wandel. Und was die Veränderung selbst betrifft, kann man genetische Veränderungen und phänotypische Veränderungen haben, die selbst nicht perfekt korreliert sind.

Die Artbildung ist ein sehr wichtiges evolutionäres Ereignis, da es der Punkt ist, an dem genetisches Material nicht mehr zwischen zwei Gruppen ausgetauscht wird und sie sich daher unabhängig entwickeln, was bedeutet, dass sich die Unterschiede im Laufe der Zeit ansammeln (stetig und unvermeidlich für genetische Unterschiede, variabler für phänotypische als .) das hängt von der Umgebung ab). Aber Sie können Unterschiede haben, die sich ohne Artbildung ansammeln (insbesondere nicht mit Ihrem "In-vitro-Fertilisation"-Kriterium, das es ermöglicht, den Genfluss für lange Zeit zu stoppen, ohne dass eine "Artbildung" nach dieser Definition auftritt), und Sie können eine Artbildung ohne viel genetisches Verhalten haben oder phänotypische Veränderung.

Auf unserer menschlichen Zeitskala werden wir also tendenziell drei Kategorien von Ereignissen sehen:

1) große phänotypische Veränderung ohne Speziation (insbesondere durch die In-vitro-Definition), da die natürliche Selektion große phänotypische Veränderungen verursachen kann, aber zufällige Mutationen nicht beschleunigt werden können und diese genetische Drift normalerweise dazu führt, dass Gruppen nicht mehr interfertil sind,

2) Artbildung ohne große phänotypische Veränderungen, wiederum weil die Artbildung nur der Anfang ist und alles, was Sie für die "Artbildung" brauchen, gerade genug Veränderung ist, um eine Vermischung unmöglich oder schwierig zu machen, und so viele Beispiele für beobachtete Artbildung beinhalten genau das, und

3) Speziation mit großer phänotypischer Veränderung, bei der es sich normalerweise um Einzelgenerationsereignisse mit Hybridisierung und Polyploidie handelt. Diese entsprechen am ehesten Ihren Kriterien, dass In-vitro-Fertilisation nicht funktionieren sollte. Und sie sind legitime und wichtige evolutionäre Prozesse; Polyploidie ist in unserer Abstammungslinie viele Male aufgetreten, sie ist eine wichtige Quelle genetischer Vielfalt, und Hybridisierung und Polyploidie sind insbesondere ein wichtiger Mechanismus in der Evolution von Pflanzen. Aber sie sind nicht der Hauptmechanismus für die Evolution großer Wirbeltiere, daher ist es für Kreationisten leicht, sie abzutun.

Wenn ich mir jedoch die Links ansehe, die ich Ihnen gegeben habe, sehe ich einige Beispiele, die genetische Veränderungen beinhalten, die ausreichen, um sogar eine In-vitro-Fertilisation zu blockieren. Der zweite Link zu Talk Origins bezieht sich insbesondere auf Beispiele, bei denen die Artbildung durch die Sterilität der Nachkommen bestimmt wurde. Es gibt auch einen Artikel in den Notizen der Wikipedia-Seite über eine kürzliche Entdeckung über die Art von genetischen Veränderungen, die zur Artbildung führen können:

https://www.scientificamerican.com/article/wandering-fly-gene-suppor/

Das allgemeine Problem, Kreationisten Beispiele zu geben, ist jedoch, dass die Beispiele, die sie wollen, nicht existieren (und normalerweise sowieso der Evolutionstheorie widersprechen würden) und diejenigen, die existieren, mit denen sie nicht zufrieden sind (weil die damit verbundene Veränderung nicht der Fall ist). dramatisch genug oder IST dramatisch, lässt aber das Dramatische dadurch trivial erscheinen, weil es durch eine kleine allmähliche zugrunde liegende Veränderung geschah - wie Sie wissen, wie Evolution funktioniert).

Das merke ich tatsächlich Sie fragen Sie nach der Artbildung bei der In-vitro-Fertilisation, nicht Ihr Freund; Ihr Freund hat anscheinend gerade gesagt, dass Huskys und Chihuahuas nicht mit Fischen und Tetrapoden vergleichbar sind. Wenn dies persönliche Neugier von Ihnen ist, ist das in Ordnung; Wenn du speziell für deinen Freund nach Argumenten suchst, dann sieht es so aus, als ob du auf dem falschen Weg bist, denn kein Mangel an Vermischung wird Fliegen weniger fliegen lassen, was normalerweise das Problem für Leute ist, die sich auf "Fische" konzentrieren zum Tetrapoden" als Maßstab der Veränderung.

Vielleicht haben Sie mehr Glück, wenn Sie genau herausfinden, was Ihr Freund behauptet, wo er die Grenzen dessen setzt, was seiner Meinung nach möglich ist und was nicht, und dann ein Beispiel finden, das diese spezifische Grenze durchbricht. Sie sagen also "Artbildung kann nicht passieren!", Sie antworten "Artenbildung ist bei Fruchtfliegen aufgetreten", und sie antworten "Na und, Fische sind keine Tetrapoden geworden" - aber was ist das für sie? gemeint von "Speziation kann nicht passieren" ? Welcher Mechanismus macht dies ihrer Meinung nach unmöglich, was denken sie, dass diese "Speziation" unmöglich ist, wo ziehen sie die Grenze zwischen "gewöhnlicher Veränderung, die passieren kann" und "Zeug, die nicht passieren kann, also ist die Evolution falsch" ? Sie wissen es wahrscheinlich selbst nicht genau, aber es herauszufinden und anzugehen ist ein besserer Weg, um voranzukommen, und Sie beide können Dinge lernen. Und es macht es dir auch ein bisschen leichter - du musst dir keine Sorgen machen, Beweise dafür zu finden, dass Fische Tetrapoden werden können, du kannst sagen "OK, Fische können überhaupt keine Tetrapoden werden, aber du hast gesagt, dass neue Arten nicht dadurch entstehen können genetische Veränderung, aber hier ist ein Papier, das besagt, dass eine Gentransposition es diesen beiden Fliegen unmöglich macht, sich zu kreuzen, wäre das nicht ein Beispiel für Artbildung durch genetische Veränderung?


Zehn erstaunliche Fälle moderner Evolution und Anpassung

Eine weiterentwickelte Bettwanze. Volker Steger/Fotoforscher

Wenn wir uns ansehen, wie die Evolution uns von augenlosen Klecksen zu mäßig fähigen Bloggern geführt hat, kann dies wie eine riesige, unerkennbare Kraft erscheinen. Aber wenn wir uns einzelne Merkmale ansehen und wie sie auf clevere Weise erscheinen und verschwinden, ist die Funktionsweise von Ursache und Wirkung klar und faszinierend zu sehen. Die Leute vergiften deinen See ständig? Nun, Mr. Fish, warum entwickeln Sie keine Resistenz gegen dieses Gift und geben es an Ihre Kinder weiter? Fledermäuse ignorieren Ihre Blume und bestäuben andere? Nun, tropische Rebe, wie wäre es mit der Entwicklung eines echoortungsreflektierenden, satellitenschüsselförmigen Blattes? Wir haben eine Liste von zehn Entwicklungen und Anpassungen zusammengestellt, die entweder neu oder neu entdeckt wurden, von Pflanzen über Tiere bis hin zu Menschen. Wir sind auch nicht perfekt.

Klicken Sie hier, um eine Liste mit zehn erstaunlichen Entwicklungen zu starten.

Eine Anmerkung: Diese Beispiele umfassen einige verschiedene Arten von Veränderungen, darunter individuelle Mutationen (wie beim Menschen), erlernte Verhaltensweisen (wie bei den Moskauer Hunden), neue Anpassungen (wie beim Höhlenfisch) und neu entdeckte Evolutionen (wie beim satellitenschüsselförmiges Blatt). Betrachten Sie dies eher als einen Überblick darüber, wie sich die Dinge ändern können, und nicht als ein bestimmtes Argument.

Der perfekte Vogelsitz Universität von Toronto

Babiana ringens, eine südafrikanische Blütenpflanze, die lokal als Rat’s Tail bekannt ist, zeigt eine ganz besondere Entwicklung, um bestäubende Vögel einzuladen, ihre Schnäbel in ihre Blüten zu tauchen: eine spezialisierte Vogelstange. B. ringens‘s Blumen wachsen auf dem Boden, was bedeuten könnte, dass es weniger Aufmerksamkeit von Vögeln auf sich zieht, die nicht zu lange an diesem gefährlichen Ort herumhängen möchten. Um den Malachit-Sonnenvogel anzulocken, hat sich die Pflanze so entwickelt, dass sie einen festen Stiel in einer perfekten Sitzposition zum Füttern entwickelt. Diese ist interessant, weil dieselbe Pflanze einen deutlichen Unterschied zeigt, je nachdem, wo sie sich befindet, laut Forschern der University of Toronto. Wenn sie sich auf den Sonnenvogel zur Bestäubung verlässt, wächst sie einen langen und ansprechenden Stiel (leise, Leute), während sie in Gebiete mit vielen potenziellen Bestäubern, ist dieser Stiel über viele Generationen von weniger Nutzung geschrumpft. Aber der Stiel ist immer noch ein großer Vorteil für die Pflanze–Pflanzen ohne Stiel, egal ob abgebrochen oder was auch immer, produzieren nur halb so viele Samen wie solche mit intaktem Stiel.

Eine Maus, die gegen Mausgift immun ist Rama über Wikimedia Commons

Anfang des Sommers stießen wir auf diese neu gegen Gift resistente Hausmaus, die dank einiger neuer Hybridisierungen als Evolution jetzt einige der tödlichsten Rodentizide der Menschheit überleben kann. Warfarin, ein häufiges Mäusegift, wirkt bei den meisten Mausarten, einschließlich der Hausmaus, aber nicht bei der algerischen Maus, einer separaten, aber eng verwandten Art, die an der Mittelmeerküste vorkommt. Die beiden Mäusearten hätten sich normalerweise nie getroffen, aber durch die menschliche Reise wurden sie eingeführt, und die unvermeidliche Hybridmaus tauchte in Deutschland sicher auf, und zwar aufgrund dieser neuen nützlichen Eigenschaft.

Eine echoakustische Blume, um Fledermäuse anzulocken Mit freundlicher Genehmigung von Korinna M. Koch

Wir sind nicht die einzigen, die Fledermäuse lieben–die kubanische Regenwaldrebe Marcgravia Evenia arbeitet ziemlich hart, um ihre Aufmerksamkeit zu erregen. In einer kürzlich entdeckten (wenn auch nicht kürzlich entwickelten) Evolution, M. Evenia‘s-Blätter haben eine ausgeprägte konkave Form, die wie kleine Satellitenschüsseln funktionieren. Wieso den? Um ein starkes Signal zurückzusenden, wenn es mit Echoortung von Fledermäusen bombardiert wird. Das macht die Blume für unsere fliegenden Säugetierfreunde einzigartig, die sich oft auf die Echoortung verlassen, um ihr schlechtes Sehvermögen auszugleichen. Das Design ist nicht großartig für die Photosynthese, aber anscheinend überwiegen die Vorteile die Nachteile.

Eine weiterentwickelte Bettwanze, der schlimmste Feind jedes New Yorkers Volker Steger/Fotoforscher

Das gefürchtetste und panischste Insekt in New York ist nicht die Kakerlake, sondern die Bettwanze. In den späten 1990er Jahren, nach einem halben Jahrhundert “relativer Inaktivität”, tauchte die Bettwanze plötzlich wieder auf, stärker denn je, wie wir bereits im Mai feststellten. Es stellte sich heraus, dass sich die Bettwanze auf eine Weise entwickelt hatte, die ihre Ausrottung viel schwieriger machte, einschließlich eines dicken, wachsartigen Exoskeletts, das Pestizide abweist, eines schnelleren Stoffwechsels, um mehr von der natürlichen chemischen Abwehr der Bettwanze zu erzeugen, und dominanter Mutationen, um Such-und- Pyrethroide zerstören. Die kleinen Monster muss man fast bewundern.

Anpassung an Strahlung Wikimedia Commons

Vor einigen Wochen haben wir ein Beispiel für die Evolution in Aktion gefunden: die Evolution auf zellulärer Ebene und noch dazu im Menschen. Eine kleine Studie unter Kardiologen, die bei ihrer Arbeit sehr häufig Röntgenstrahlen verwenden, ergab, dass die Ärzte einen überdurchschnittlich hohen Wasserstoffperoxidspiegel im Blut hatten, eine Entwicklung, die als Warnsignal für potenzielle Karzinogene im Blut dienen könnte Straße. Aber sie fanden auch heraus, dass dieser erhöhte Gehalt an Wasserstoffperoxid die Produktion eines Antioxidans namens Glutathion, eines Beschützers der Zellen, auslöste. Im Wesentlichen entwickeln diese Ärzte Schutzmaßnahmen gegen die Gefahren ihrer Arbeit von innen nach außen und beginnen tief in den Zellen. Es ist eine erstaunliche Geschichte, lesen Sie hier mehr darüber.

Moskaus Hunde passen sich an die U-Bahn an Maxim Marmur, über die Financial Times

Moskau hat ein ernsthaftes Problem mit streunenden Hunden. Auf 300 Moskowiter (wir hätten vielleicht “Moswegian” für das Demonym erraten, aber nein) gibt es einen streunenden Hund, genug, dass ein Forscher des A.N. Das Severtsov-Institut für Ökologie und Evolution, Andrei Poyarkov, hat sie aus evolutionärer Perspektive analysiert. Poyarkov hat die Hunde in vier Persönlichkeitstypen unterteilt, die von einer Rückkehr zu wolfsähnlichen Qualitäten bis hin zu einem spezialisierten “beggar”-Typ reichen. Dieser letztere Typ ist besonders interessant, da es sich um ein völlig neues Verhalten handelt: Bettlerhunde wissen, welche Menschen ihnen am ehesten Futter geben, und haben sogar die Fähigkeit entwickelt, die U-Bahn zu fahren, indem sie mehrere Haltestellen in ihr Territorium integrieren. Hier können Sie mehr über Moskaus Hunde lesen.

Rohrkröten zeigen eine überraschend ungesunde Entwicklung Wikimedia Commons

Die Geschichte der australischen Rohrkröte ist gleichermaßen tragisch und mysteriös. Die Kröten wurden 1935 eingeführt, um den einheimischen Zuckerrohrkäfer zu bekämpfen, der die Ernten des Landes nagte. Während sich die Kröten über den größten Teil des Nordostens Australiens ausbreiteten, bemerkten die Forscher etwas sehr Seltsames: Die Kröten mutierten zu ganz bestimmten Eigenschaften: längere Beine, größere Ausdauer, mehr Geschwindigkeit. Diese Mutationen ermöglichten es den neu entwickelten Rohrkröten, sich schneller zu bewegen und sich weiter auszubreiten, aber hier ist die Sache: Es machte sie tatsächlich weniger gesund. Die schnelleren Kröten hatten die höchsten Sterblichkeitsraten und entwickelten oft Wirbelsäulenprobleme. Was war also der Sinn dieser Entwicklung? Nach der Analyse der Umwelt entwickelten die Forscher einen neuen Begriff für diese Art der natürlichen Auslese: die räumliche Sortierung. Die Idee ist, dass je schneller sich eine Kröte bewegen könnte und damit das Territorium der Rohrkröte erweitert, desto einfacher wäre es, einen Partner anzuziehen, auch wenn die Kröten weniger gesund waren und obwohl es nicht wirklich nötig war, sich weiter auszudehnen ( sicherlich kein Mangel an Nahrung). Die Forscher beschreiben es als “ nicht so wichtig wie die Darwinschen Prozesse, aber dennoch in der Lage, die biologische Vielfalt durch einen bisher weitgehend vernachlässigten Prozess zu formen.” [Wired]

Ein Wurzelwurm, der gegen Wurzelwurmgift immun ist USDA

Es ist ein ziemlich schlechtes Zeichen, wenn Sie eine gentechnisch veränderte Maissorte entwickeln, die alle üblichen Beschwerden über die Sicherheit und das Spielen von Gott übersteht und all das, um zu vermeiden, dass Ihre Ernte von einer bestimmten Art von lästigem Käfer angenagt wird, nur um zu finden dass, nun, der Fehler ist mutiert. Das passierte Monsanto (dem gv-Maishersteller) und dem Westlichen Maiswurzelbohrer (dem Käfer, der oben im erwachsenen Stadium abgebildet ist). Wurzelwürmer entwickelten sehr schnell eine natürliche Resistenz gegen das Pestizid, das dem gentechnisch veränderten Mais von Monsanto innewohnt. Wir schrieben: “Der Maissamen enthält auch ein Gen, das ein kristallines Protein namens Cry3Bb1 produziert, das dem Wurzelwurm einen unangenehmen Tod bringt (durch Zerstörung des Verdauungstrakts), aber ansonsten für andere Kreaturen harmlos ist (glauben wir).” Aber In einem Forschungspapier der Iowa State University wurde ein Fall beschrieben, in dem der Wurzelwurm eine wirksame Resistenz gegen dieses Protein entwickelt, was Bedenken aufkommen ließ, dass der Wurzelwurm flexibel genug ist, um auf alle Arten von genetischem Schutz zu reagieren.

Warum bellen Hunde? Wikimedia Commons

Wir neigen dazu, es als selbstverständlich anzunehmen, dass ein Hund bellt, aber in freier Wildbahn tun es Eckzähne kaum, stattdessen jammern oder jaulen oder heulen. Einige Studien haben untersucht, warum dies so ist, und die aktuelle Schlussfolgerung ist, dass Hunde für uns bellen. Diese Schlussfolgerung kommt auf Umwegen: Die Studien von Csaba Molnar zeigen, dass das Bellen eines Hundes Informationen enthält und dass Menschen diese Informationen verstehen können. Trotz des Beharrens eines Hundebesitzers, können Hundebesitzer das Bellen ihres Hundes normalerweise nicht von dem Bellen eines anderen Hundes derselben Rasse unterscheiden. Aber Menschen können “alarm”-Bellen recht leicht von “play”-Bellen unterscheiden, und die Spektralanalyse zeigt, dass Alarmbellen einander sehr ähnlich sind und sich sehr von anderen Arten von Bellen unterscheiden. Evolutionär gesehen sind Hunde nicht sehr weit von ihren wilden Cousins ​​​​entfernt, vielleicht 50.000 Jahre, also ist Molnars Theorie (und die allgemein anerkannte Theorie, um fair zu sein, lesen Sie dieses großartige New Yorker-Stück für mehr) dass wilde Hunde und Wölfe waren selektiv nach bestimmten Merkmalen gezüchtet, von denen eine die Bereitschaft zum Bellen gewesen sein könnte.

Überlebende Religion Mona Lisa Produktionen

Jedes Jahr schütten die Zoque in Südmexiko im Rahmen einer religiösen Zeremonie eine giftige Paste aus der Wurzel der Barbasco-Pflanze in ihre lokale Schwefelhöhle und beten um Regen. Die Paste ist hochgiftig für die Poecilia mexicana ein kleiner Höhlenfisch, der eng mit dem Guppy verwandt ist, was der Punkt der Zeremonie ist. Die Fische sterben, die Zoque fressen die Fische und hoffentlich bekommt Südmexiko etwas Regen. Die mexikanische Regierung hat diese Praxis aufgrund dieser ganzen massiven Fischschlachten tatsächlich verboten, aber wenn sie noch eine Weile gewartet hätten, hätten sie es vielleicht nicht brauchen. P. mexicana hat tatsächlich begonnen, sich zu entwickeln, um dem Toxin zu widerstehen, so ein im letzten Jahr in der Zeitschrift Biology Letters veröffentlichtes Papier. Ein Forscherteam fand heraus, dass es einigen Fischen irgendwie gelang, den Großangriff zu überleben, und dass sogar diejenigen, die erlagen, länger zu überleben schienen, als diese Spezies normalerweise tun würde. Sie testeten die in dieser Höhle gefundenen Fische gegen Fische der gleichen Art, die anderswo gefunden wurden, und stellten fest, dass die Höhlenfische selektiv eine Resistenz gegen das Toxin gezüchtet haben und etwa 50 Prozent länger überleben als die Nicht-Höhlenfische. Als Randnotiz stellt dieser Livescience-Artikel zu diesem Thema fest, dass der Fisch ziemlich schrecklich schmeckt.


Reproduktive Isolation

Die reproduktive Isolation durch mechanische, verhaltensbedingte und physiologische Barrieren ist ein wichtiger Bestandteil der Artbildung.

Lernziele

Erklären Sie, wie reproduktive Isolation zur Artbildung führen kann

Die zentralen Thesen

Wichtige Punkte

  • Die reproduktive Isolation kann entweder präzygotisch (Barrieren, die eine Befruchtung verhindern) oder postzygotisch (Barrieren, die nach der Zygotenbildung auftreten, wie Organismen, die als Embryonen sterben oder steril geboren werden) erfolgen.
  • Einige Arten können durch die Inkompatibilität ihrer anatomischen Paarungsstrukturen daran gehindert werden, sich miteinander zu paaren, oder eine resultierende Nachkommenschaft kann durch die Inkompatibilität ihrer Gameten verhindert werden.
  • Postzygote Barrieren umfassen die Bildung von Hybriden, die die embryonalen Stadien nicht überdauern (Hybridunfähigkeit) oder die Bildung eines Hybrids, der steril ist und keine Nachkommen hervorbringen kann (Hybridsterilität).
  • Zeitliche Isolation kann zu Arten führen, die physisch ähnlich sind und sogar im gleichen Lebensraum leben können, aber wenn sich ihre Brutpläne nicht überschneiden, wird es nie zu einer Vermischung kommen.
  • Verhaltensisolation, bei der die Verhaltensweisen bei der Paarung so einzigartig sind, dass sie die Paarung verhindern, ist eine präzygotische Barriere, die dazu führen kann, dass zwei ansonsten kompatible Arten an der Paarung nicht interessiert sind.
  • Verhaltensisolation, bei der die Verhaltensweisen bei der Paarung so einzigartig sind, dass sie die Paarung verhindern, ist eine präzygotische Barriere, die dazu führen kann, dass zwei ansonsten kompatible Arten kein Interesse an der Paarung haben.

Schlüsselbegriffe

  • reproduktive Isolation: eine Sammlung von Mechanismen, Verhaltensweisen und physiologischen Prozessen, die zwei verschiedene Arten, die sich paaren, daran hindern, Nachkommen zu produzieren, oder die sicherstellen, dass alle Nachkommen nicht fruchtbar sind
  • zeitliche Isolation: Faktoren, die verhindern, dass sich potenziell fruchtbare Individuen treffen, die die Mitglieder verschiedener Arten reproduktiv isolieren
  • Verhaltensisolierung: das Vorhandensein oder Fehlen eines spezifischen Verhaltens, das die Fortpflanzung zwischen zwei Arten verhindert
  • präzygote Barriere: ein Mechanismus, der die Fortpflanzung verhindert, indem er die Befruchtung verhindert
  • postzygote Barriere: ein Mechanismus, der die Fortpflanzung nach der Befruchtung und Zygotenbildung blockiert
  • hybride Unfähigkeit: eine Situation, in der eine Paarung zwischen zwei Individuen einen Hybriden schafft, der die embryonalen Stadien nicht überlebt
  • hybride Sterilität: eine Situation, in der eine Paarung zwischen zwei Individuen einen Hybriden schafft, der steril ist

Reproduktive Isolation

Bei ausreichender Zeit wirkt sich die genetische und phänotypische Divergenz zwischen den Populationen auf Merkmale aus, die die Fortpflanzung beeinflussen: Wenn Individuen der beiden Populationen zusammengebracht würden, wäre eine Paarung unwahrscheinlich, aber wenn eine Paarung stattfand, wären die Nachkommen nicht lebensfähig oder unfruchtbar. Viele Arten von divergierenden Charakteren können die reproduktive Isolation, die Fähigkeit zur Kreuzung, der beiden Populationen beeinträchtigen. Die reproduktive Isolation ist eine Sammlung von Mechanismen, Verhaltensweisen und physiologischen Prozessen, die die Mitglieder zweier verschiedener Arten, die sich kreuzen oder paaren, daran hindern, Nachkommen zu produzieren, oder die sicherstellen, dass alle Nachkommen, die möglicherweise produziert werden, nicht fruchtbar sind.

Wissenschaftler klassifizieren die reproduktive Isolation in zwei Gruppen: präzygote Barrieren und postzygote Barrieren. Denken Sie daran, dass eine Zygote ein befruchtetes Ei ist: die erste Zelle der Entwicklung eines Organismus, die sich sexuell fortpflanzt. Daher ist eine präzygotische Barriere ein Mechanismus, der die Fortpflanzung blockiert, einschließlich Barrieren, die eine Befruchtung verhindern, wenn Organismen versuchen, sich fortzupflanzen. Eine postzygote Barriere tritt nach der Zygotenbildung auf, dazu gehören Organismen, die das Embryonalstadium nicht überleben, und solche, die steril geboren werden.

Einige Arten von präzygoten Barrieren verhindern die Fortpflanzung vollständig. Viele Organismen vermehren sich nur zu bestimmten Jahreszeiten, oft nur jährlich. Unterschiede in den Zuchtplänen, die als zeitliche Isolation bezeichnet werden, können als eine Form der reproduktiven Isolation wirken. Zum Beispiel bewohnen zwei Froscharten dasselbe Gebiet, aber eine reproduziert sich von Januar bis März, während sich die andere von März bis Mai fortpflanzt.

Zeitliche Isolation: Diese beiden verwandten Froscharten weisen eine zeitliche reproduktive Isolation auf. (a) Rana Aurora brütet früher im Jahr als (b) Rana boylii.

In einigen Fällen ziehen Populationen einer Art in einen neuen Lebensraum und lassen sich an einem Ort nieder, der sich nicht mehr mit anderen Populationen derselben Art überschneidet, dies wird als Habitatisolation bezeichnet. Die Fortpflanzung mit den Elternarten hört auf und es existiert eine neue Gruppe, die nun reproduktiv und genetisch unabhängig ist. So konnte beispielsweise eine Grillenpopulation, die nach einer Flut geteilt wurde, nicht mehr miteinander interagieren. Im Laufe der Zeit werden die Kräfte der natürlichen Selektion, Mutation und genetischen Drift wahrscheinlich zur Divergenz der beiden Gruppen führen.

Lebensraumisolierung: Speziation kann auftreten, wenn zwei Populationen unterschiedliche Lebensräume besetzen. Die Lebensräume müssen nicht weit auseinander liegen. Die Grille (a) Gryllus pennsylvanicus bevorzugt sandige Böden, während die Grille (b) Gryllus firmus lehmige Böden bevorzugt. Die beiden Arten können in unmittelbarer Nähe leben, aber aufgrund ihrer unterschiedlichen Bodenpräferenzen wurden sie genetisch isoliert.

Verhaltensisolierung tritt auf, wenn das Vorhandensein oder Fehlen eines bestimmten Verhaltens die Fortpflanzung verhindert. Zum Beispiel verwenden männliche Glühwürmchen bestimmte Lichtmuster, um Weibchen anzulocken. Verschiedene Arten zeigen ihre Lichter unterschiedlich, wenn ein Männchen einer Art versucht, das Weibchen einer anderen Art anzulocken, würde es das Lichtmuster nicht erkennen und sich nicht mit dem Männchen paaren.

Andere präzygote Barrieren funktionieren, wenn Unterschiede in ihren Gametenzellen die Befruchtung verhindern. Dies wird als Gametenbarriere bezeichnet. In ähnlicher Weise versuchen in einigen Fällen eng verwandte Organismen, sich zu paaren, aber ihre Fortpflanzungsstrukturen passen einfach nicht zusammen. Damselfly-Männchen verschiedener Arten haben beispielsweise unterschiedlich geformte Fortpflanzungsorgane. Wenn eine Art versucht, sich mit dem Weibchen einer anderen zu paaren, passen deren Körperteile einfach nicht zusammen.

Unterschiede in den Fortpflanzungsstrukturen bei männlichen Riffbarschen: Die Form des männlichen Fortpflanzungsorgans variiert zwischen den männlichen Riffbarsche-Arten und ist nur mit dem Weibchen dieser Art kompatibel. Die Unverträglichkeit der Fortpflanzungsorgane hält die Art reproduktiv isoliert.

Bei Pflanzen verhindern bestimmte Strukturen, die gleichzeitig eine Art von Bestäubern anlocken sollen, den Zugriff eines anderen Bestäubers auf den Pollen. Der Tunnel, durch den ein Tier zum Nektar gelangen muss, kann in Länge und Durchmesser variieren, was verhindert, dass die Pflanze mit einer anderen Art fremdbestäubt wird.

Fortpflanzungsisolierung bei Pflanzen: Einige Blumen haben sich entwickelt, um bestimmte Bestäuber anzuziehen. Die (a) breite Fingerhutblume ist für die Bestäubung durch Bienen geeignet, während die (b) lange, röhrenförmige Trompetenkriechblume für die Bestäubung durch Kolibris geeignet ist.

Wenn eine Befruchtung stattfindet und sich eine Zygote bildet, können postzygote Barrieren die Fortpflanzung verhindern. Hybride Individuen können sich in vielen Fällen nicht normal im Mutterleib bilden und überleben einfach die embryonalen Stadien nicht. Dies wird als hybride Unlebensfähigkeit bezeichnet. In einer anderen postzygoten Situation führt die Fortpflanzung zur Geburt und zum Wachstum eines Hybriden, der unfruchtbar ist und keine eigenen Nachkommen reproduzieren kann. Dies wird als Hybridsterilität bezeichnet.


Die durcheinandergebrachte Welt der Hybridtiere

Wenn ein Zoo einen männlichen Löwen und einen weiblichen Tiger im selben Gehege hält, kann ein Liger entstehen. Es hat eine Mischung aus den Eigenschaften seiner Eltern.

лексей илин/Wikimedia Commons

Teile das:

13. September 2018 um 5:45 Uhr

Tief im Amazonas-Regenwald leben zwei grüne Vögel. Das schneebedeckte Manakin hat einen weißen Spritzer auf dem Kopf. Das Opal-gekrönte Manakin sieht sehr ähnlich aus. Aber die Krone dieser Art kann je nach Licht weiß, blau oder rot erscheinen. Es ist „wie ein Regenbogen“, sagt Alfredo Barrera-Guzmán. Er ist Biologe an der Autonomen Universität Yucatán in Mérida, Mexiko.

Vor Tausenden von Jahren begannen diese beiden Vogelarten, sich miteinander zu paaren. Der Nachwuchs hatte anfangs matt-weißlich-graue Kronen, vermutet Barrera-Guzmán. Aber in späteren Generationen wuchsen einige Vögel gelbe Federn. Diese helle Farbe machte Männchen für Weibchen attraktiver. Diese Weibchen haben es möglicherweise bevorzugt, sich mit gelb-bedeckten Männchen zu paaren, anstatt mit schneebedeckten oder opalbekrönten Männchen.

Schließlich trennten sich diese Vögel von den beiden ursprünglichen Arten genug, um ihre eigene, eigenständige Art zu sein: die goldgekrönten Manakin. Es sei der erste bekannte Fall einer Hybridvogelart im Amazonas, sagt er.

Normalerweise paaren sich verschiedene Arten nicht. Aber wenn sie es tun, werden ihre Nachkommen sogenannte Hybriden sein.

Die DNA-Moleküle in jeder Zelle eines Tieres enthalten Anweisungen. Diese zeigen, wie ein Tier aussieht, wie es sich verhält und welche Geräusche es macht. Wenn sich Tiere paaren, bekommen ihre Jungen eine Mischung aus der DNA der Eltern. Und sie können mit einer Mischung der Eigenschaften der Eltern enden.

Wenn die Eltern von derselben Art stammen, ist ihre DNA sehr ähnlich. Aber DNA von verschiedenen Arten oder Artengruppen wird mehr Variationen haben. Hybrid-Nachkommen erhalten mehr Vielfalt in der DNA, die sie erben.

Was passiert also, wenn sich die DNA zweier Tiergruppen zu einem Hybrid vermischt? Es gibt viele mögliche Ergebnisse. Manchmal ist der Hybrid schwächer als die Eltern oder überlebt nicht einmal. Manchmal ist es stärker. Manchmal verhält es sich eher wie eine Elternart als die andere. Und manchmal liegt sein Verhalten irgendwo zwischen dem jedes Elternteils.

Wissenschaftler versuchen zu verstehen, wie dieser Prozess – Hybridisierung (HY-brih-dih-ZAY-shun) genannt – abläuft. Hybridvögel könnten neue Zugrouten nehmen, fanden sie. Einige Hybridfische scheinen anfälliger für Raubtiere zu sein. Und die Paarungsgewohnheiten von Nagetieren können beeinflussen, was ihre Hybridnachkommen essen können.

Klug zu hybridisieren?

Hybridisierung geschieht aus vielen Gründen. Beispielsweise kann sich das Territorium zweier ähnlicher Tierarten überschneiden. Dies geschieht bei Eis- und Grizzlybären. Mitglieder der beiden Tiergruppen haben sich gepaart und produzieren Hybridbären.

Wenn sich das Klima ändert, kann sich der Lebensraum einer Art in ein neues Gebiet verlagern. Diese Tiere können anderen, ähnlichen Arten begegnen. Die beiden Gruppen können sich zufällig paaren. Zum Beispiel haben Forscher Hybriden aus südlichen Flughörnchen und nördlichen Flughörnchen gefunden. Als sich das Klima erwärmte, wanderten die südlichen Arten nach Norden und paarten sich mit den anderen Arten.

Wenn Tiere nicht genügend Partner ihrer eigenen Art finden, können sie einen Partner einer anderen Art auswählen. „Man muss das Beste aus der Situation machen“, sagt Kira Delmore. Sie ist Biologin am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön.

Wissenschaftler haben dies bei zwei Antilopenarten im südlichen Afrika beobachtet. Wilderer hatten die Populationen der Riesenzobelantilopen und der Roten Antilopen ausgedünnt. Später brüteten die beiden Arten miteinander.

Menschen können auch unwissentlich Gelegenheiten zur Hybridisierung schaffen. Sie könnten zwei eng verwandte Arten in einem Zoo in dasselbe Gehege bringen. Oder wenn Städte expandieren, können städtische Arten zunehmend auf ländliche treffen. Menschen können sogar Tiere aus anderen Ländern versehentlich oder absichtlich in einen neuen Lebensraum bringen. Diese exotischen Arten können jetzt die einheimischen Tiere treffen und sich mit ihnen paaren.

Viele Hybridtiere sind unfruchtbar. Das bedeutet, dass sie sich zwar paaren können, aber keine Nachkommen zeugen. Maultiere zum Beispiel sind die Mischlinge von Pferden und Eseln. Die meisten davon sind steril: Zwei Maultiere können nicht mehr Maultiere machen. Nur ein Pferd, das sich mit einem Esel paart, kann ein weiteres Maultier machen.

Die Biodiversität ist ein Maß für die Anzahl der Arten. In der Vergangenheit gingen viele Wissenschaftler davon aus, dass Hybridisierung nicht gut für die Biodiversität ist. Wenn viele Hybriden produziert würden, könnten die beiden Elternarten zu einer verschmelzen. Das würde die Artenvielfalt reduzieren. Aus diesem Grund wurde „Hybridisierung oft als eine schlechte Sache angesehen“, erklärt Delmore.

Aber Hybridisierung kann manchmal die Biodiversität steigern. Ein Hybrid könnte in der Lage sein, ein bestimmtes Nahrungsmittel zu essen, das seine Elternart nicht essen kann. Oder vielleicht kann es in einem anderen Lebensraum gedeihen. Irgendwann könnte es eine eigene Spezies werden, wie das goldgekrönte Manakin. Und das würde die Vielfalt des Lebens auf der Erde erhöhen – nicht verringern. Hybridisierung, so Delmore, ist „eigentlich eine kreative Kraft“.

Ihren eigenen Weg gehen

Hybriden können sich in vielerlei Hinsicht von ihren Eltern unterscheiden. Das Aussehen ist nur eines. Delmore wollte wissen, wie sich Hybriden anders verhalten könnten als ihre Eltern. Sie schaute zu einem Singvogel namens Swainson-Drossel.

Im Laufe der Zeit hat sich diese Art in Unterarten aufgespalten. Dies sind Gruppen von Tieren derselben Art, die in verschiedenen Gebieten leben. However, when they do encounter each other, they can still breed and produce fertile young.

One subspecies is the russet-backed thrush, which lives on the west coast of the United States and Canada. As its name implies, it has reddish feathers. The olive-backed thrush has greenish-brown feathers and lives farther inland. But these subspecies overlap along the Coast Mountains in western North America. There, they can mate and produce hybrids.

One difference between the two subspecies is their migration behavior. Both groups of birds breed in North America, then fly south in winter. But russet-backed thrushes migrate down the west coast to land in Mexico and Central America. Olive-backed thrushes fly over the central and eastern United States to settle in South America. Their routes are “super different,” Delmore says.

The birds’ DNA contains instructions for where to fly. Which directions do hybrids get? To investigate, Delmore trapped hybrid birds in western Canada. She placed tiny backpacks on them. A light sensor in each backpack helped record where the birds went. The birds flew south to their wintering grounds, carrying the backpacks on their journey.

The next summer, Delmore re-captured some of those birds back in Canada. From the sensors’ light data, she figured out what time the sun had risen and set at each point along the bird’s journey. The length of the day and timing of midday differs depending on location. That helped Delmore deduce the birds’ migration paths.

Some hybrids roughly followed one of their parents’ routes. But others didn’t take either path. They flew somewhere down the middle. These treks, though, took the birds over rougher terrain, such as deserts and mountains. That could be a problem because those environments might offer less food to survive the long journey.

Another group of hybrids took the olive-backed thrush’s route south. Then they returned via the russet-backed thrush’s path. But that strategy might also cause problems. Normally, birds learn cues on their way south to help them navigate back home. They might notice landmarks such as mountains. But if they return by a different path, those landmarks will be absent. One result: The birds migration might take longer to complete.

These new data might explain why the subspecies have remained separate, Delmore says. Following a different path may mean that hybrid birds tend to be weaker when they reach the mating grounds — or have a lower chance of surviving their yearly journeys. If hybrids survived as well as their parents, DNA from the two subspecies would mix more often. Eventually these subspecies would fuse into one group. “Differences in migration could be helping these guys maintain differences,” Delmore concludes.

Perils of predators

Sometimes, hybrids are shaped differently than their parents. And that can affect how well they avoid predators.

Anders Nilsson recently stumbled onto this finding. He is a biologist at Lund University in Sweden. In 2005, his team was studying two fish species named common bream and roach (not to be confused with the insect). Both fish live in a lake in Denmark and migrate into streams during winter.

Explainer: Tagging through history

To study their behavior, Nilsson and his colleagues implanted tiny electronic tags in the fish. These tags allowed the scientists to track the fish’s movements. The team used a device that broadcast a radio signal. Tags that received the signal sent back one of their own that the team could detect.

At first, Nilsson’s team was interested only in roach and bream. But the researchers noticed other fish that looked like something in between. The main difference was their body shape. Viewed from the side, the bream appears diamond-shaped with a taller middle than its ends. The roach is more streamlined. It’s closer to a slim oval. The third fish’s shape was somewhere between those two.

“To the untrained eye, they just look like fish,” Nilsson admits. “But to a fish person, they are hugely different.”

Roach and bream must have mated to produce those in-between fish, the scientists thought. That would make those fish hybrids. And so the team began tagging those fish, too.

Fish-eating birds called great cormorants live in the same area as the fish. Other scientists were studying the cormorants’ predation of trout and salmon. Nilsson’s team wondered if the birds were eating roach, bream and hybrids as well.

Cormorants gobble fish whole. Afterward, they spit out unwanted parts — including electronic tags. A few years after the researchers had tagged the fish, they visited the cormorants’ nesting and roosting sites. The birds’ homes were pretty gross. “They throw up and defecate all over the place,” Nilsson says. “It’s not pretty.”

But the researchers’ search was worth it. They found a lot of fish tags in the birds’ mess. And the hybrids appeared to fare the worst. For their efforts, the team found 9 percent of the bream tags and 14 percent of the roach tags. But 41 percent of the hybrids’ tags also turned up in the nests.

Nilsson isn’t sure why hybrids are more likely to be eaten. But perhaps their shape makes them easier targets. Its diamond-like shape makes bream hard to swallow. The roach’s streamlined body helps it quickly swim away from danger. Since the hybrid is in between, it may not have either advantage.

Or maybe hybrids just aren’t very smart. “They could be sort of stupid and not react to the predator threat,” Nilsson says.

Picky mating

Just because scientists find hybrids doesn’t mean the two species will always breed with each other. Some animals are choosy about which mates they’ll accept from another species.

Marjorie Matocq studied this question in rodents called woodrats. Matocq is a biologist at the University of Nevada, Reno. She started studying California’s woodrats in the 1990s. Matocq found these creatures interesting because they were very common, but scientists knew so little about them.

In a recent study, her team focused on two species: the desert woodrat and Bryant’s woodrat. Both live in the western United States. But desert woodrats are smaller and inhabit dry areas. The bigger Bryant’s woodrats live in shrubby and forested areas.

At a site in California, the two species overlapped. The animals here were mating and producing hybrids, but Matocq didn’t know how common this was. “Is it just a chance accident, or is this happening all the time?” she wondered.

To find out, the researchers brought woodrats to their lab. They set up tubes shaped like a T. In each experiment, the scientists placed a female desert woodrat or Bryant’s woodrat at the bottom of the T. Then they put a male desert woodrat and a male Bryant’s woodrat in opposite ends of the top of the T. The males were restrained with harnesses. The female could then visit either male and decide whether to mate.

Female desert woodrats almost always mated with their own species, the scientists found. These females may have avoided Bryant’s woodrats because those males were bigger and more aggressive. Indeed, the males often bit and scratched the females.

But the female Bryant’s woodrats didn’t mind mating with male desert woodrats. Those males were smaller and more docile. “There wasn’t as much danger,” Matocq observes.

Scientists Say: Microbiome

The researchers suspect that many wild hybrids have a desert woodrat father and a Bryant’s woodrat mother. That could be important because mammals, such as woodrats, inherit bacteria from their mothers. These bacteria stay in the animal’s gut and are called their microbiome (My-kroh-BY-ohm).

An animal’s microbiome may affect its ability to digest food. Desert and Bryant’s woodrats likely eat different plants. Some of the plants are toxic. Each species may have evolved ways to safely digest what they chose to eat. And their microbiomes may have evolved to play a role in that as well.

If true, hybrids may have inherited bacteria that help them digest the plants that Bryant’s woodrats typically consume. That means these animals might be better-suited to dine on what a Bryant’s woodrat eats. Matocq’s team is now feeding different plants to the parent species and their hybrids. The researchers will monitor whether the animals get sick. Some hybrids might fare better or worse depending on their mix of DNA and gut bacteria.

What’s exciting about hybrids is that you can think of each one “as a little bit of an experiment,” Matocq says. “Some of them work, and some of them don’t.”

Machtwörter

aggressive (n. aggressiveness) Quick to fight or argue, or forceful in making efforts to succeed or win.

autonomous Acting independently. Autonomous vehicles, for instance, pilot themselves based on instructions that have been programmed into their computer guidance system.

Bakterien (singular: bacterium) Single-celled organisms. These dwell nearly everywhere on Earth, from the bottom of the sea to inside other living organisms (such as plants and animals).

Verhalten The way something, often a person or other organism, acts towards others, or conducts itself.

Biodiversität (short for biological diversity) The number and variety of species found within a localized geographic region.

biology The study of living things. The scientists who study them are known as biologists.

züchten (noun) Animals within the same species that are so genetically similar that they produce reliable and characteristic traits. German shepherds and dachshunds, for instance, are examples of dog breeds. (verb) To produce offspring through reproduction.

Klima The weather conditions that typically exist in one area, in general, or over a long period.

climate change Long-term, significant change in the climate of Earth. It can happen naturally or in response to human activities, including the burning of fossil fuels and clearing of forests.

colleague Someone who works with another a co-worker or team member.

defecate To discharge solid waste from the body.

Diät The foods and liquids ingested by an animal to provide the nutrition it needs to grow and maintain health. (verb) To adopt a specific food-intake plan for the purpose of controlling body weight.

verdauen (noun: digestion) To break down food into simple compounds that the body can absorb and use for growth. Some sewage-treatment plants harness microbes to digest — or degrade — wastes so that the breakdown products can be recycled for use elsewhere in the environment.

DNA (kurz für Desoxyribonukleinsäure) Ein langes, doppelsträngiges und spiralförmiges Molekül in den meisten lebenden Zellen, das genetische Anweisungen trägt. It is built on a backbone of phosphorus, oxygen, and carbon atoms. In allen Lebewesen, von Pflanzen und Tieren bis hin zu Mikroben, sagen diese Anweisungen den Zellen, welche Moleküle sie herstellen sollen.

docile An adjective meaning calm, cooperative, submissive or deferential.

environment The sum of all of the things that exist around some organism or the process and the condition those things create. Environment may refer to the weather and ecosystem in which some animal lives, or, perhaps, the temperature and humidity (or even the placement of components in some electronics system or product).

evolutionär An adjective that refers to changes that occur within a species over time as it adapts to its environment. Such evolutionary changes usually reflect genetic variation and natural selection, which leave a new type of organism better suited for its environment than its ancestors. The newer type is not necessarily more “advanced,” just better adapted to the conditions in which it developed.

exotisch An adjective to describe something that is highly unusual, strange or foreign (such as exotic plants).

fertile Old enough and able to reproduce.

generation A group of individuals (in any species) born at about the same time or that are regarded as a single group. Your parents belong to one generation of your family, for example, and your grandparents to another. Similarly, you and everyone within a few years of your age across the planet are referred to as belonging to a particular generation of humans.

Lebensraum The area or natural environment in which an animal or plant normally lives, such as a desert, coral reef or freshwater lake. A habitat can be home to thousands of different species.

hybrid An organism produced by interbreeding of two animals or plants of different species or of genetically distinct populations within a species. Such offspring often possess genes passed on by each parent, yielding a combination of traits not known in previous generations. The term is also used in reference to any object that is a mix of two or more things.

gut An informal term for the gastrointestinal tract, especially the intestines.

insect A type of arthropod that as an adult will have six segmented legs and three body parts: a head, thorax and abdomen. There are hundreds of thousands of insects, which include bees, beetles, flies and moths.

mammal A warm-blooded animal distinguished by the possession of hair or fur, the secretion of milk by females for feeding their young, and (typically) the bearing of live young.

microbiome The scientific term for the entirety of the microorganisms — bacteria, viruses, fungi and more — that take up permanent residence within the body of a human or other animal.

migration (v. migrate) Movement from one region or habitat to another, especially regularly (and according to the seasons) or to cope with some driving force (such as climate or war). An individual that makes this move is known as a migrant.

Molekül An electrically neutral group of atoms that represents the smallest possible amount of a chemical compound. Molecules can be made of single types of atoms or of different types. For example, the oxygen in the air is made of two oxygen atoms (O2), but water is made of two hydrogen atoms and one oxygen atom (H2Ö).

monitor To test, sample or watch something, especially on a regular or ongoing basis.

einheimisch Associated with a particular location native plants and animals have been found in a particular location since recorded history began. These species also tend to have developed within a region, occurring there naturally (not because they were planted or moved there by people). Most are particularly well adapted to their environment.

navigate To find one’s way through a landscape using visual cues, sensory information (like scents), magnetic information (like an internal compass) or other techniques.

Population (in biology) A group of individuals from the same species that lives in the same area.

predation A term used in biology and ecology to describe a biological interaction where one organism (the predator) hunts and kills another (the prey) for food.

Raubtier (adjective: predatory) A creature that preys on other animals for most or all of its food.

radio To send and receive radio waves, or the device that receives these transmissions.

Regenwald Dense forest rich in biodiversity found in tropical areas with consistent heavy rainfall.

rodent A mammal of the order Rodentia, a group that includes mice, rats, squirrels, guinea pigs, hamsters and porcupines.

salmon A popular game fish that tends to live most of its life in the ocean, then enters coastal rivers (and freshwater) to breed and lay eggs.

sensor A device that picks up information on physical or chemical conditions — such as temperature, barometric pressure, salinity, humidity, pH, light intensity or radiation — and stores or broadcasts that information. Scientists and engineers often rely on sensors to inform them of conditions that may change over time or that exist far from where a researcher can measure them directly.

Spezies A group of similar organisms capable of producing offspring that can survive and reproduce.

sterile (in biology) An organism that is physically unable to reproduce.

strategy A thoughtful and clever plan for achieving some difficult or challenging goal.

subspecies A subdivision of a species, usually based on geographic separations. Over time, this separation may have allowed some of the genes in a population of a species to vary, creating differences in those organisms’ appearance or adaptation to the local environment.

tag (in conservation science) To attach some rugged band or package of instruments onto an animal. Sometimes the tag is used to give each individual a unique identification number. Once attached to the leg, ear or other part of the body of a critter, it can effectively become the animal’s “name.” In some instances, a tag can collect information from the environment around the animal as well. This helps scientists understand both the environment and the animal’s role within it.

terrain The land in a particular area and whatever covers it. The term might refer to anything from a smooth, flat and dry landscape to a mountainous region covered with boulders, bogs and forest cover.

toxic Poisonous or able to harm or kill cells, tissues or whole organisms. The measure of risk posed by such a poison is its toxicity.

Merkmal A characteristic feature of something. (in genetics) A quality or characteristic that can be inherited.

urban Of or related to cities, especially densely populated ones or regions where lots of traffic and industrial activity occurs. The development or buildup of urban areas is a phenomenon known as urbanization.


Mixing human and animal biology is perceived as being unnatural

But in biology, at least, there is no actual essence to anything in this sense. We’re all made of different combinations of the same kinds of stuff, like proteins and amino acids. Even much of the blueprint – our genes and DNA – are shared across species, such that humans and mice share around 90% of their DNA, and we even share around 35% of our genes with the simple roundworm.

But this does not mean that we don’t often rely on this way of thinking to understand what makes a tiger natural in a way that a chair is not. It is also this intuition that makes us squirm at the thought of a tiger-goat but intrigued by the idea of a chair-table.

The manticore is an example of a human/animal hybrid from medieval bestiaries (Credit: Science Photo Library)

Mixing human and animal biology is perceived as being unnatural and bit on the nose (much like a laksa risotto I once ordered), creating an irrational fear that human-pigs might escape the lab and take over the world (much like I fear the meteoric rise of Italian-Malay cuisine).

While the possibility of human-pig chimera wandering the planet is far from reality, just like the Greeks, our fear of hybrids fosters the sense that such creatures would be monstrous.


Behavioral Isolation Meaning

Behavioral isolation is reproductive isolation based on the behavior of species in the context of mating rituals and signals. Also known as ethological isolation, it occurs when two populations are capable of interbreeding, but don’t breed because of differences in their courtship rituals. These differences are seen in one of the many cues to the complex courtship rituals of their search-courting-mating process, such as breeding calls (auditory stimuli), mating dances (visual stimuli), pheromones (chemical stimuli), etc.

Beispiel: Each group has its characteristic courtship ritual. This elaborate, complex mating ritual isolates them from closely related species and helps them find the correct mating partner. The blue-footed booby (Sula nebouxii), for instance, shares its habitat with several other species of the genus Sula, but despite all their similarities, it never mates with them. In this case, behavioral isolation is facilitated by the elaborate courtship ritual that is unique to this species. The female blue-footed booby selects a mating partner only after watching the entire courtship ritual.

Erläuterung: Behavioral isolation prevents the unnecessary waste of efforts in searching, courting, and mating with a partner who will not produce a fertile offspring, which is necessary for the continuity of the species. This mechanism is strictly wired in most species such that despite morphological similarity, some species do not mate even if they are kept together.


Birth of New Species Witnessed by Scientists

Um diesen Artikel noch einmal zu lesen, besuchen Sie Mein Profil und dann Gespeicherte Storys anzeigen.

Um diesen Artikel noch einmal zu lesen, besuchen Sie Mein Profil und dann Gespeicherte Storys anzeigen.

On one of the Galapagos islands whose finches shaped the theories of a young Charles Darwin, biologists have witnessed that elusive moment when a single species splits in two.

In many ways, the split followed predictable patterns, requiring a hybrid newcomer whoɽ already taken baby steps down a new evolutionary path. But playing an unexpected part was chance, and the newcomer singing his own special song.

This miniature evolutionary saga is described in a paper published Monday in the Proceedings of the National Academy of Sciences. It's authored by Peter and Rosemary Grant, a husband-and-wife team who have spent much of the last 36 years studying a group of bird species known collectively as Darwin's finches.

The finches — or, technically, tanagers — have adapted to the conditions of each island in the Galapagos, and they provided Darwin with a clear snapshot of evolutionary divergence when he sailed there on the HMS Beagle. The Grants have pushed that work further, with decades of painstaking observations providing a real-time record of evolution in action. In the PNAS paper, they describe something Darwin could only have dreamed of watching: the birth of a new species.

The species' forefather was a medium ground finch, or Geospiza fortis, who flew from a neighboring island to the Grants' island of Daphne Major, and into their nets, in 1981. He "was unusually large, especially in beak width, sang an unusual song" and had a few gene variants that could be traced to another finch species, they wrote. This exotic stranger soon found a mate, who also happened to have a few hybrid genes. The happy couple had five sons.

In the tradition of finches, for whom songs are passed from father to son and used to serenade potential mates, the sons learned their immigrant father's tunes. But their father's vocalizations were strange: heɽ tried to mimick the natives, but accidentally introduced new notes and inflections, like a person who learns a song in a language he doesn't understand.

These tunes set the sons apart, as did their unusual size. Though they found mates, it may only have taken a couple generations for the new lineage to ignore — or be ignored by — local finches, and breed only with each other. The Grants couldn't tell for certain when this started, but they were certain after four generations, when a drought struck the island, killing all but a single brother and sister. They mated with each other, and their children did the same.

No exact rule exists for deciding when a group of animals constitutes a separate species. That question "is rarely if ever asked," as speciation isn't something that scientists have been fortunate enough to watch at the precise moment of divergence, except in bacteria and other simple creatures. But after at least three generations of reproductive isolation, the Grants felt comfortable in designating the new lineage as an incipient species.

The future of the species is far from certain. It's possible that they'll be out-competed by other finches on the island. Their initial gene pool may contain flaws that will be magnified with time. A chance disaster could wipe them out. The birds might even return to the fold of their parent species, and merge with them through interbreeding.

But whatever happens, their legacy will remain: New species can emerge very quickly — and sometimes all it takes is a song.

Images: 1) An example of Daphne Major's native medium ground finches (left), differs from the new species' original newcomer (right).
2) Top to bottom: A to F show successive generations of the hybrids, which now mate only with each other.

Citation: "The secondary contact phase of allopatric speciation in Darwin’s finches." By Peter R. Grant and B. Rosemary Grant. Proceedings of the National Academy of Sciences*, Vol. 106, No. 46, Nov. 16, 2009.*

Brandon Keim's Twitter stream and reportorial outtakes Wired Science on Twitter. Brandon is currently working on a book about ecosystem and planetary tipping points.


Artbildung

Speciation is how a new kind of plant or animal species is created. Speciation occurs when a group within a species separates from other members of its species and develops its own unique characteristics.

Biology, Geography, Physical Geography

Diese listet die Logos von Programmen oder Partnern von NG Education auf, die den Inhalt dieser Seite bereitgestellt oder beigetragen haben. Powered by

Speciation is how a new kind of plant or animal species is created. Speciation occurs when a group within a species separates from other members of its species and develops its own unique characteristics. The demands of a different environment or the characteristics of the members of the new group will differentiate the new species from their ancestors.

An example of speciation is the Galápagos finch. Different species of these birds live on different islands in the Galápagos archipelago, located in the Pacific Ocean off South America. The finches are isolated from one another by the ocean. Over millions of years, each species of finch developed a unique beak that is especially adapted to the kinds of food it eats. Some finches have large, blunt beaks that can crack the hard shells of nuts and seeds. Other finches have long, thin beaks that can probe into cactus flowers without the bird being poked by the cactus spines. Still other finches have medium-size beaks that can catch and grasp insects. Because they are isolated, the birds don&rsquot breed with one another and have therefore developed into unique species with unique characteristics. This is called allopatric speciation.

There are five types of speciation: allopatric, peripatric, parapatric, and sympatric and artificial.

Allopatric speciation (1) occurs when a species separates into two separate groups which are isolated from one another. A physical barrier, such as a mountain range or a waterway, makes it impossible for them to breed with one another. Each species develops differently based on the demands of their unique habitat or the genetic characteristics of the group that are passed on to offspring.

When Arizona's Grand Canyon formed, squirrels and other small mammals that had once been part of a single population could no longer contact and reproduce with each other across this new geographic barrier. They could no longer interbreed. The squirrel population underwent allopatric speciation. Today, two separate squirrel species inhabit the north and south rims of the canyon. On the other hand, birds and other species that could easily cross this barrier continued to interbreed and were not divided into separate populations.

When small groups of individuals break off from the larger group and form a new species, this is called peripatric speciation (2). As in allopatric speciation, physical barriers make it impossible for members of the groups to interbreed with one another. The main difference between allopatric speciation and peripatric speciation is that in peripatric speciation, one group is much smaller than the other. Unique characteristics of the smaller groups are passed on to future generations of the group, making those traits more common among that group and distinguishing it from the others.

In parapatric speciation (3), a species is spread out over a large geographic area. Although it is possible for any member of the species to mate with another member, individuals only mate with those in their own geographic region. Like allopatric and peripatric speciation, different habitats influence the development of different species in parapatric speciation. Instead of being separated by a physical barrier, the species are separated by differences in the same environment.

Parapatric speciation sometimes happens when part of an environment has been polluted. Mining activities leave waste with high amounts of metals like lead and zinc. These metals are absorbed into the soil, preventing most plants from growing. Some grasses, such as buffalo grass, can tolerate the metals. Buffalo grass, also known as vanilla grass, is native to Europe and Asia, but is now found throughout North and South America, too. Buffalo grass has become a unique species from the grasses that grow in areas not polluted by metals. Long distances can make it impractical to travel to reproduce with other members of the species. Buffalo grass seeds pass on the characteristics of the members in that region to offspring. Sometimes a species that is formed by parapatric speciation is especially suited to survive in a different kind of environment than the original species.

Sympatric speciation (4) is controversial. Some scientists don&rsquot believe it exists. Sympatric speciation occurs when there are no physical barriers preventing any members of a species from mating with another, and all members are in close proximity to one another. A new species, perhaps based on a different food source or characteristic, seems to develop spontaneously. The theory is that some individuals become dependent on certain aspects of an environment&mdashsuch as shelter or food sources&mdashwhile others do not.

A possible example of sympatric speciation is the apple maggot, an insect that lays its eggs inside the fruit of an apple, causing it to rot. As the apple falls from the tree, the maggots dig in the ground before emerging as flies several months later. The apple maggot originally laid its eggs in the fruit of a relative of the apple&mdasha fruit called a hawthorn. After apples were introduced to North America in the 19th century, a type of maggot developed that only lays its eggs in apples. The original hawthorn species still only lays its eggs in hawthorns. The two types of maggots are not different species yet, but many scientists believe they are undergoing the process of sympatric speciation.

Artificial speciation (5) is the creation of new species by people. This is achieved through lab experiments, where scientists mostly research insects like fruit flies.

There are four major variants of speciation: allopatric, peripatric, parapatric, and sympatric.

Illustration by Ilmari Karonen, courtesy Wikimedia. CC-BY-SA-3.0

Holy Anolis!
There are nearly 150 species of the small anolis lizard on the islands of the Caribbean Sea, all of which descended from as few as two initial species.

Pretty Fly
The Hawaiian islands are home to some of the most stunning examples of speciation. Over 1000 species of fruit fly have developed there and are found nowhere else on Earth!


Current context of genetically engineered animals

Genetic engineering technology has numerous applications involving companion, wild, and farm animals, and animal models used in scientific research. The majority of genetically engineered animals are still in the research phase, rather than actually in use for their intended applications, or commercially available.

Tierfreunde

By inserting genes from sea anemone and jellyfish, zebrafish have been genetically engineered to express fluorescent proteins — hence the commonly termed “GloFish.” GloFish began to be marketed in the United States in 2003 as ornamental pet fish however, their sale sparked controversial ethical debates in California — the only US state to prohibit the sale of GloFish as pets (5). In addition to the insertion of foreign genes, gene knock-out techniques are also being used to create designer companion animals. For example, in the creation of hypoallergenic cats some companies use genetic engineering techniques to remove the gene that codes for the major cat allergen Fel d1: (http://www.felixpets.com/technology.html).

Companion species have also been derived by cloning. The first cloned cat, �,” was created in 2002 (6). At the time, the ability to clone mammals was a coveted prize, and after just a few years scientists created the first cloned dog, “Snuppy” (7).

With the exception of a couple of isolated cases, the genetically engineered pet industry is yet to move forward. However, it remains feasible that genetically engineered pets could become part of day-to-day life for practicing veterinarians, and there is evidence that clients have started to enquire about genetic engineering services, in particular the cloning of deceased pets (5).

Wilde Tiere

The primary application of genetic engineering to wild species involves cloning. This technology could be applied to either extinct or endangered species for example, there have been plans to clone the extinct thylacine and the woolly mammoth (5). Holt et al (8) point out that, 𠇊s many conservationists are still suspicious of reproductive technologies, it is unlikely that cloning techniques would be easily accepted. Individuals involved in field conservation often harbour suspicions that hi-tech approaches, backed by high profile publicity would divert funding away from their own efforts.” However, cloning may prove to be an important tool to be used alongside other forms of assisted reproduction to help retain genetic diversity in small populations of endangered species.

Farm animals

As reviewed by Laible (9), there is 𠇊n assorted range of agricultural livestock applications [for genetic engineering] aimed at improving animal productivity food quality and disease resistance and environmental sustainability.” Productivity of farm animal species can be increased using genetic engineering. Examples include transgenic pigs and sheep that have been genetically altered to express higher levels of growth hormone (9).

Genetically engineered farm animals can be created to enhance food quality (9). For example, pigs have been genetically engineered to express the 𹐒 fatty acid desaturase gene (from spinach) for higher levels of omega-3, and goats have been genetically engineered to express human lysozyme in their milk. Such advances may add to the nutritional value of animal-based products.

Farm species may be genetically engineered to create disease-resistant animals (9). Specific examples include conferring immunity to offspring via antibody expression in the milk of the mother disruption of the virus entry mechanism (which is applicable to diseases such as pseudorabies) resistance to prion diseases parasite control (especially in sheep) and mastitis resistance (particularly in cattle).

Genetic engineering has also been applied with the aim of reducing agricultural pollution. The best-known example is the Enviropig TM a pig that is genetically engineered to produce an enzyme that breaks down dietary phosphorus (phytase), thus limiting the amount of phosphorus released in its manure (9).

Despite resistance to the commercialization of genetically engineered animals for food production, primarily due to lack of support from the public (10), a recent debate over genetically engineered AquAdvantage TM Atlantic salmon may result in these animals being introduced into commercial production (11).

Effort has also been made to generate genetically engineered farm species such as cows, goats, and sheep that express medically important proteins in their milk. According to Dyck et al (12), “transgenic animal bioreactors represent a powerful tool to address the growing need for therapeutic recombinant proteins.” In 2006, ATryn ® became the first therapeutic protein produced by genetically engineered animals to be approved by the Food and Drug Administration (FDA) of the United States. This product is used as a prophylactic treatment for patients that have hereditary antithrombin deficiency and are undergoing surgical procedures.

Research animals

Biomedical applications of genetically engineered animals are numerous, and include understanding of gene function, modeling of human disease to either understand disease mechanisms or to aid drug development, and xenotransplantation.

Through the addition, removal, or alteration of genes, scientists can pinpoint what a gene does by observing the biological systems that are affected. While some genetic alterations have no obvious effect, others may produce different phenotypes that can be used by researchers to understand the function of the affected genes. Genetic engineering has enabled the creation of human disease models that were previously unavailable. Animal models of human disease are valuable resources for understanding how and why a particular disease develops, and what can be done to halt or reverse the process. As a result, efforts have focused on developing new genetically engineered animal models of conditions such as Alzheimer’s disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson’s disease, and cancer. However, as Wells (13) points out: “these [genetically engineered animal] models do not always accurately reflect the human condition, and care must be taken to understand the limitation of such models.”

The use of genetically engineered animals has also become routine within the pharmaceutical industry, for drug discovery, drug development, and risk assessment. As discussed by Rudmann and Durham (14): “Transgenic and knock out mouse models are extremely useful in drug discovery, especially when defining potential therapeutic targets for modifying immune and inflammatory responses…Specific areas for which [genetically engineered animal models] may be useful are in screening for drug induced immunotoxicity, genotoxicity, and carcinogenicity, and in understanding toxicity related drug metabolizing enzyme systems.”

Perhaps the most controversial use of genetically engineered animals in science is to develop the basic research on xenotrans-plantation — that is, the transplant of cells, tissues, or whole organs from animal donors into human recipients. In relation to organ transplants, scientists have developed a genetically engineered pig with the aim of reducing rejection of pig organs by human recipients (15). This particular application of genetic engineering is currently at the basic research stage, but it shows great promise in alleviating the long waiting lists for organ transplants, as the number of people needing transplants currently far outweighs the number of donated organs. However, as a direct result of public consultation, a moratorium is currently in place preventing pig organ transplantation from entering a clinical trial phase until the public is assured that the potential disease transfer from pigs to humans can be satisfactorily managed (16). According to Health Canada, “xenotransplantation is currently not prohibited in Canada. However, the live cells and organs from animal sources are considered to be therapeutic products (drugs or medical devices)…No clinical trial involving xenotransplantation has yet been approved by Health Canada” (see http://www.hc-sc.gc.ca for details).


Invaders and usurpers

Parasitism goes beyond a simple relationship in which the parasite feeds on the host. There are cases in which the individual takes advantage of the resources or abilities of another individual, which constitutes a type of parasitism.

Three examples of invasion and usurpation

-Cuckoo. The cuckoo is a bird that lays its eggs in the nests of other birds (mainly in the nests of the birds Prunella modularis Ja Anthus pratensis ). The method of this bird is to leave the egg in another nest with eggs of similar colors. When the cuckoo is born, it throws from the nest the other eggs of the host and is raised as an only child.

-Formica sanguinea This species of ants invades the nest of other smaller ants. Once the invasion has taken place, the invading queen kills the queen invaded and enslaves the workers and drones.

-Cuervos (kleptoparasitism). Ravens are a case of kleptoparasistism, which consists of the theft of food that another predator has hunted. In this case, the parasite takes advantage of the hunting abilities of other individuals.


Schau das Video: New York. Реальная жизнь на Манхэттэне (Januar 2022).