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  • 人类和哪种动物没有生殖隔离(出现生殖隔离一定产生新物种吗)

    栏目: 知识 日期:2022-11-29 14:00:44 浏览量(来源:小殷

    [摘要]动物史上,存在两个物种没有生殖隔离且生出全新物种的情况吗?驴和马能生下骡子,老虎和狮子能产生狮虎兽,狮子与美洲豹能产生豹狮,当然这并不是物种打破了生殖隔离,因为...

    动物史上,存在两个物种没有生殖隔离且生出全新物种的情况吗?

    驴和马能生下骡子,老虎和狮子能产生狮虎兽,狮子与美洲豹能产生豹狮,当然这并不是物种打破了生殖隔离,因为无论是骡子还是狮虎兽、豹狮都是高度不育的,这符合生殖隔离的定义。

    但是,在自然界中,有些物种的生殖隔离并不严格,尤其是在植物界,跨种杂交、甚至是跨属杂交都普遍存在,最关键的是一些杂交种还具有繁殖能力,比如我们常吃的橙子就是橘子和柚子杂交来的,但橙子的种子依然可以发芽长大结果。

    那么,在动物界,有没有两种动物打破了生殖隔离产出了全新物种(具备正常的生育能力)的情况呢?答案是肯定的,下面我们来介绍两种以及它们打破生殖隔离的原因。

    第一种:灰北极熊

    北极熊是现存最大的熊科动物,也是陆地上最大的食肉动物,它们的成年雄性平均体重可达500公斤,已知的最大的雄性北极熊体重达到了1002公斤。不过,北极熊的雌雄体型差异较大,雌性的平均体重仅有250公斤左右,目前已知的最大雌性个体体重为449公斤

    北极熊仅分布在北极圈附近有浮冰的海域,它们的食物超过90%来自于海洋,因此它们非常的依赖于浮冰,近些年温室效应的加剧,使得浮冰大量消失,对北极熊的生存提出了挑战,经常会有皮包骨头的北极熊出现在人们的视野中。

    为了适应北极严寒的生活,北极熊有着中空透明的毛发,这样阳光可以直接透过毛发晒到它们黑色的皮肤上,吸热能力更强,只不过,由于它们身处白色的世界里,再加上中空透明毛发的折射效果,所以在我们看来北极熊是白色的而已。

    由于北极熊看似白色的毛发,所以又称为白熊,那么灰北极熊是怎么回事呢?早在20世纪,科学家们在进入北极考察时,就发现了一种毛发不太正常的北极熊,它们的毛发颜色比较深,呈灰白色,起初,科学家们以为是基因突变造成的,但是后来经过仔细的研究,科学家们发现这些灰北极熊竟然是棕熊与北极熊杂交的后代,而且还是在野生环境下,棕熊与北极熊自愿杂交产生的后代。

    也就是说灰北极熊其实是杂交种,众所周知,不同的物种之间即使产生了杂交种受生殖隔离的约束也是高度不育的,但是灰北极熊竟然具备正常的繁育能力,这就意味着“棕熊和北极熊打破了生殖隔离,产生了新的物种”,这到底是怎么回事呢?这就与北极熊的由来有关了。

    一个物种的产生首先是来自于地理隔离,举个简单的例子,一种动物分别去到了不同的环境中,在不同环境因素下经过不同的基因突变和自然选择,会造成基因的差异,此时亚种就产生了。亚种之间再没有基因交流,进一步地去累积这些突变,不同的物种就形成了。

    北极熊也是如此,根据科学的研究发现,北极熊的祖先其实是距今约60万年前的古棕熊,而这些古棕熊同样是生活在北美的棕熊亚种灰熊的直系祖先(不过是灰熊的祖先是先去到了欧亚大陆,产生了棕熊,进而通过白令海峡进入北美后形成的),也就是灰熊与北极熊都是从60万年前的共同祖先演化而来的。

    60万年这个时间看起来很长,但是对于物种形成来说是比较短的,举个例子,狮子和老虎是同科同属的动物,它们分开的时间至少要有200多万年的时间了(古中华虎出现的时间),即便是这样,它们还能杂交产生狮虎兽或者虎狮兽。

    除了分化的时间比较短外,北美的灰熊与北极熊的生存环境整体上看差异其实并不大,它们生活的纬度也比较高,同时也是临海而居的,正是这种生存环境上的相似性,让它们的基因差异也不是特别的大,所以,它们之间是没有生殖隔离的,到了繁殖的季节,如果灰熊和北极熊都没有找到合适的繁殖对象,此时二者又相遇了,就会发生繁殖行为,从而产生灰北极熊。

    而物种的定义是物种的任意两个性别的健康个体都能够交配产下具备生育能力的后代,所以从这个角度上看,灰北极熊也算一个全新的物种,正是因为这样在1918年,美国动物学家克林顿·哈特·梅里厄姆才将灰北极熊定义为新物种,并命名为Vetularctos inopinatus。

    第二种:西北短嘴鸦

    西北短嘴鸦是一个比较有争议的名字,到目前为止,科学家们并没有对该乌鸦进行科学的描述,甚至连学名都没有定下来,这是因为西北短嘴鸦实际上是西北鸦和短嘴鸦两种乌鸦的杂交种。

    西北鸦

    西北鸦和短嘴鸦都是生活在北美地区的乌鸦,而且在分布地上二者是有重合的。不过,在2018年,美国的科学家们通过观察和基因分析发现了两种乌鸦之间的秘密,这个“秘密”被发表在了当年3月的《自然·通讯》杂志上。

    研究人员通过对两种乌鸦的基因分析发现,它们早在44万年前就已经分别演化的,这才有了不同的物种。但是,研究人员在二者栖息地重合的地方发现了大量的乌鸦竟然同时具备这两种乌鸦的基因,通过进一步的观察,研究人员发现,这两种乌鸦竟然在繁殖期可以杂交,并且杂交的乌鸦同样具备正常的繁殖能力,它们不仅仅能跟杂交的乌鸦繁殖,也能跟西北鸦和短嘴鸦繁殖。

    (上图中蓝色为西北鸦分布区,红色为短嘴鸦分布区)


    也就是说西北鸦和短嘴鸦作为两个完全不同的物种也是突破了生殖隔离的约束,产生了新的物种。这到底是为什么呢?研究人员通过进一步的研究发现了原因:

    首先,这两种乌鸦共同的祖先是在生活在140万年前的乌鸦,之后二者由于同域分布,所以是作为同一物种的不同亚种存在的,但是到了44万年前,北美西北部隆起的巨大冰川将它们的栖息地一分为二,产生了初步的地理隔离,之后,冰川就像一道不可逾越的鸿沟隔断了它们的基因交流,这才形成了不同的两种乌鸦。

    短嘴鸦

    后来,随着冰川的融化,二者的地理隔离被打破,此时它们的差异还不大,所以还能正常地繁殖,发生着基因交流,这才导致了它们能够杂交产生新的乌鸦。当然,“新乌鸦”一直没有拥有自己的名字,这是因为科学家们对西北鸦和短嘴鸦的分类提出了质疑,大部分科学家认为它们更像是亚种之间的关系。

    总结

    不同物种没有生殖隔离的在动物界中是存在的,比如灰熊和北极熊以及上面的两种乌鸦,它们能够正常的杂交产生可育的后代。

    但是理论上说,它们不算是新的物种,因为新物种想要形成的第一步就是地理隔离,而无论是灰北极熊还是西北短嘴鸦,它们都生活在于亲一代的两种动物重合的地方,换句话说就是这些杂交种没有一个基因是属于自己的(亲一代的两种动物),它们想要成为新物种就必须有自己独立的基因,这是需要在一个不与亲本接触的新环境中才能出现和被自然选择保留的。

    动物史上,存在两个物种没有生殖隔离且生出全新物种的情况吗?

    这种情况存在,但不能拿骡子、狮虎兽、灰白熊来举例,这三种著名的杂交动物都不是全新物种。

    杂交分为种内杂交、种间杂交和杂交种化。种内杂交是指同一物种的不同亚种之间进行繁衍,这是没有生殖隔离的,种内杂交有时会产生身体机能更强的后代,称为杂交优势。比如孟加拉虎和东北虎的混血虎就是种内杂交,大多数马戏团和老虎农场(包括南非JV老虎谷)的虎就是孟虎和东北虎的混血。

    北极熊和棕熊的关系还存在争议,因为两者分化时间太短,所以两者的生殖隔离不完全,杂交后代可生育,所以有动物学家提议将北极熊列为棕熊的一个亚种。种间杂交是指两个不同物种进行杂交,这种杂交一般是很难成功、后代存活率低或后代无法生育,这都是生殖隔离的表现。骡子是马和驴的后代,但骡子无法生育,所以马和驴有生殖隔离。狮虎兽是雄狮和雌虎的后代,但其成功率低(1%-2%)、后代存活率低且有缺陷,虎狮兽也是一样的,所以狮子和老虎有生殖隔离。

    豹属当中的五个物种除了雪豹之外其他四个都能相互杂交,后代就像PS出来的神兽一般。猫科动物之间的杂交现象还有很多。▲美洲豹狮兽,美洲豹和狮子的杂交后代。

    杂交种化就是题目里所提到的,是指杂交后代可以自交或无性生殖,但无法与亲本物种回交,这种情况就是杂交种成为了新的物种。这种现象在植物中较常见,研究估计2-4%的被子植物和7%的蕨类是杂交种化产生,在农作物中比例更高。在动物中也有少数昆虫和鱼类的例子。

    但是杂交形成物种的条件非常高,主要有三个:两个不同的亲本物种发生了杂交行为、杂交种和亲本种之间有生殖隔离、这种生殖隔离是由杂交造成的。满足这三个条件的杂交形成的物种几乎都是低等生物,高等生物当中几乎没有,比如非常开放的鲸类,其中的海豚科大仲马宽吻海豚,可以和13个海豚科物种杂交,但是没有产生一个符合上述条件的全新物种。原本认为长吻原海豚和条纹原海豚杂交出来的细纹原海豚(短吻飞旋海豚)是个新物种,但是细纹原海豚可以和亲本种回交,所以尽管细纹原海豚已经形成了一定规模的种群,但它仍不算是一个独立物种。

    杂交种化在被子植物、蕨类和农作物当中比例很高,动物界中昆虫和鱼类有少数,就来讲一个昆虫的例子。▲红带袖蝶▲青衫黄袖蝶

    拉丁美洲的袖蝶属(Heliconius)是一个庞大的家族,家族当中的红带袖蝶(Heliconius melpomene)和青衫黄袖蝶(Heliconius cydno)杂交产生了新物种富丽袖蝶(Heliconius heurippa)。▲富丽袖蝶

    富丽袖蝶满足以上三个条件,它的花纹与两个亲本种完全不同,而且融合了两个亲本种的特点,但是它不会和两个亲本种产生回交,由此形成一个全新的物种。

    由此可以看出,杂交种化的难度是很高的,但在漫长的生命史上,一定还有不少杂交种化的例子,而种间杂交的例子更为常见,有研究称至少有10%的动物和25%的植物经历了自然杂交,我们现代人就有尼安德特人的血统。

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