Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự phân kỳ và cách ly sinh sản trong các giai đoạn đầu của quá trình hình thành loài
Tóm tắt
Để hiểu rõ về sự hình thành loài, chúng ta cần xác định các yếu tố gây ra sự phân kỳ giữa các quần thể tự nhiên. Cách tiếp cận truyền thống để thu được những hiểu biết như vậy là tập trung vào một giả thuyết cụ thể và đặt câu hỏi liệu các mẫu cách ly sinh sản quan sát được giữa các quần thể hoặc loài có phù hợp với giả thuyết đó hay không. Tuy nhiên, các nghiên cứu như vậy vẫn còn ít và không cho phép chúng ta so sánh giữa các giả thuyết, vì vậy thường chúng ta không thể xác định mức độ đóng góp tương đối vào sự phân kỳ của các yếu tố tiềm năng khác nhau. Ở đây, tôi sẽ mô tả một nghiên cứu về các mẫu phân kỳ kiểu hình và cách ly trước và sau giao phối giữa các quần thể châu chấu Chorthippus parallelus. Thông tin về mối quan hệ hệ thống địa lý của các quần thể cho phép chúng ta so sánh các dự đoán a priori từ các giả thuyết hiện có về sự tiến hóa của cách ly sinh sản với các quan sát thực tế. Tôi đánh giá mức độ đóng góp tương đối của cách ly trước giao phối, cách ly sau giao phối và sự phân kỳ kiểu hình do các khoảng thời gian dài của sự cách ly địa lý, sự thích nghi với các môi trường khác nhau và các quá trình liên quan đến việc xâm chiếm (như là các hiện tượng thắt nút quần thể). Phân tích xác suất cho thấy rằng các khoảng thời gian dài của sự cách ly địa lý trong các nơi trú ẩn băng hà có liên quan đến cách ly sinh sản sau giao phối, nhưng không liên quan đến cách ly trước giao phối, vốn có mối liên hệ mạnh mẽ hơn với quá trình xâm chiếm. Cả cách ly trước và sau giao phối đều không cao hơn giữa các quần thể khác nhau về áp lực chọn lọc môi trường tiềm năng. Chỉ có mối tương quan yếu giữa các mẫu phân kỳ di truyền và phân kỳ kiểu hình, và không có mối tương quan giữa cách ly trước giao phối và cách ly sau giao phối. Điều này gợi ý rằng khả năng chọn bạn tình của một nhóm có thể ảnh hưởng đến các yếu tố thúc đẩy sự hình thành loài trong nhóm đó. Tôi thảo luận về những ưu và nhược điểm của cách tiếp cận chung khi đồng thời kiểm tra các giả thuyết cạnh tranh về sự tiến hóa của cách ly sinh sản.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Arnold, S.J., P.A. Verrell & S.G. Tilley, 1996. The evolution of asymmetry in sexual isolation: a model and a test case. Evolution 50: 1024–1033.
Bell, W.J. & R.T. Carde, 1984. Chemical Ecology of Insects. Sinauer, Sunderland, Massachusetts.
Buckley, S.H., 1998. Cuticular hydrocarbons and the Chorthippus parallelus hybrid zone. PhD Thesis. University of Leeds, Leeds.
Butlin, R.K., 1996. Co-ordination of the sexual signalling system and the genetic basis of differentiation between populations in the brown planthopper, Nilaparvata lugens. Heredity 77: 369–377.
Butlin, R.K., 1998. What do hybrid zones in general, and the Chorthippus parallelus zone in particular, tell us about speciation?, pp. 367–378 in Endless Forms: Species and Speciation, edited by D.J. Howard & S. Berlocher. Oxford University Press, New York.
Butlin, R.K. & G.M. Hewitt, 1985. A hybrid zone between Chorthippus parallelus parallelus and Chorthippus parallelus erythropus (Orthoptera, Acrididae)-behavioural characters. Biol. J. Linn. Soc. 26: 287–299.
Butlin, R.K. & T. Tregenza, 1998. Levels of genetic polymorphism: marker loci versus quantitative traits. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 353: 187–198.
Cooper, S.J.B., K.M. Ibrahim & G.M. Hewitt, 1995. Postglacial expansion and genome subdivision in the European grasshopper Chorthippus parallelus. Mol. Ecol. 4: 49–60.
Coyne, J.A. & H.A. Orr, 1989. Patterns of speciation in Drosophila. Evolution 43: 362–381.
Coyne, J.A. & H.A. Orr, 1997. “Patterns of speciation in Drosophila” revisited. Evolution 51: 295–303.
Davies, N., A. Aiello, J. Mallet, A. Pomiankowski & R.E. Silberglied, 1997. Speciation in two neotropical butterflies: extending Haldane's rule. Proc. R. Soc. Lond. B 264: 845–851.
Etges, W.J., 1992. Premating isolation is determined by larval substrates in cactophilic Drosophila mojavensis. Evolution 46: 1945–1950.
Gleason, J.M. & M.G. Ritchie, 1998. Evolution of courtship song and reproductive isolation in the Drosophila willistoni species complex: do sexual signals diverge the most quickly? Evolution 52: 1493–1500.
Hewitt, G.M., 1988. Hybrid zones-natural laboratories for evolutionary studies. Trends Ecol. Evol. 3: 158–167.
Hewitt, G.M., 1996. Some genetic consequences of ice ages, and their role in divergence and speciation. Biol. J. Linn. Soc. 58: 247–276.
Hewitt, G.M., R.K. Butlin & T.M. East, 1987. Testicular dysfunction in hybrids between parapatric subspecies of the grasshopper Chorthippus parallelus. Biol. J. Linn. Soc. 31: 25–34.
Hewitt, G.M. & T.M. East, 1978. Effects of B chromosomes on development in grasshopper embryos. Heredity 41: 347–356.
Howard, R.W. & G.J. Blomquist, 1982. Chemical ecology and biochemistry of insect hydrocarbons. Annu. Rev. Entomol. 27: 149–172.
Hudson, R.R., D.D. Boos & N.L. Kaplan, 1992. A statistical test for detecting geographic subdivision. Mol. Biol. Evol. 9: 138–151.
Kaneshiro, K.Y., 1989. The dynamics of sexual selection and founder effects in species formation, pp. 279–296 in Genetics, Speciation and the Founder Principle, edited by L.V. Giddings, K.Y. Kaneshiro & W.W. Anderson. Oxford University Press, New York.
Lee, C.E., 2000. Global phylogeography of a cryptic copepod species complex and reproductive isolation between genetically proximate “populations”. Evolution 54: 2014–2027.
Lunt, D.H., K.M. Ibrahim & G.M. Hewitt, 1998. MtDNA phylogeography and postglacial patterns of subdivision in the meadow grasshopper Chorthippus parallelus. Heredity 80: 633–641.
Mcmillan, W.O., L.A. Weigt & S.R. Palumbi, 1999. Color pattern evolution, assortative mating, and genetic differentiation in brightly colored butterflyfishes (chaetodontidae). Evolution 53: 247–260.
Odeen, A. & A.B. Florin, 2000. Effective population size may limit the power of laboratory experiments to demonstrate sympatric and parapatric speciation. Proc. R. Soc. Lond. B 267: 601–606.
Panhuis, T.M., R. Butlin, M. Zuk & T. Tregenza, 2001. Sexual selection and speciation. Trends Ecol. Evol. 16: 364–371.
Rice, W.R. & E.E. Hostert, 1993. Laboratory experiments on speciation-what have we learned in 40 years. Evolution 47: 1637–1653.
Ritchie, M.G., 1990. Are differences in song responsible for assortative mating between subspecies of the grasshopper Chorthippus parallelus (Orthoptera, Acrididae). Anim. Behav. 39: 685–691.
Rundle, H.D., L. Nagel, J.W. Boughman & D. Schluter, 2000. Natural selection and parallel speciation in sympatric sticklebacks. Science 287: 306–308.
Ryan, M.J., A.S. Rand & L.A. Weigt, 1996. Allozyme and advertisement call variation in the Tungara frog, Physalaemus pustulosus. Evolution 50: 2435–2453.
Tilley, S.G., P.A. Verrell & S.J. Arnold, 1990. Correspondence between sexual isolation and allozyme differentiation-a test in the salamander Desmognathus ochrophaeus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2715–2719.
Tregenza, T., S.H. Buckley, V.L. Pritchard & R.K. Butlin, 2000a. Inter-and intrapopulation effects of sex and age on epicuticular composition of meadow grasshopper, Chorthippus Parallelus. J. Chem. Ecol. 26: 257–278.
Tregenza, T., V.L. Pritchard & R.K. Butlin, 2000b. The origins of premating reproductive isolation: testing hypotheses in the grasshopper Chorthippus parallelus. Evolution 54: 1687–1698.
Tregenza, T., V.L. Pritchard & R.K. Butlin, 2000c. Patterns of trait divergence between populations of the meadow grasshopper, Chorthippus parallelus. Evolution 54: 574–585.
Tregenza, T., V.L. Pritchard & R.K. Butlin, 2002. Testing hypotheses for the origins of reproductive isolation: hybrid sterility in the grasshopper Chorthippus parallelus. Pop. Ecol. 44: (in press).
Tregenza, T. & N. Wedell, 1997. Definitive evidence for cuticular pheromones in a cricket. Anim. Behav. 54: 979–984.
Virdee, S.R. & G.M. Hewitt, 1990. Ecological components of a hybrid zone in the grasshopper Chorthippus parallelus (Zetterstedt) (Orthoptera: Acrididae). Bol. San. Veg. Pla. 20: 299–309.
Virdee, S.R. & G.M. Hewitt, 1992. Postzygotic isolation and Haldane's rule in a grasshopper. Heredity 69: 527–538.