Artsdanning

Mekanismen bak biologisk mangfald

Populasjonar utviklar seg, mellom anna gjennom naturleg seleksjon. Men når vi skal forklare biologisk mangfald, held det ikkje å beskrive korleis populasjonar endrar seg. Vi må òg forklare artsdanning – prosessen der nye artar oppstår.

Artsdanning skjer når populasjonar utviklar så store forskjellar at dei ikkje lenger kan formeire seg med kvarandre og få forplantingsfør avkom.

Når populasjonar først har blitt til artar, kan dei halde fram med å utvikle seg uavhengig av kvarandre og tilpasse seg ulike økologiske nisjar. Artsdanning gjer det derfor mogleg for evolusjonen å bygge opp og oppretthalde eit mangfald av livsformer med unike tilpassingar.

Det kan vere store forskjellar også innan ein og same art, men her vil genflyt mellom populasjonar motverke at store, varige forskjellar blir bygde opp over tid.

Reproduktive barrierar

Før vi beskriv korleis artar oppstår, må vi avklare kva ein art er. Det finst fleire artsdefinisjonar, men artsdanning er tett knytt til det biologiske artsomgrepet:

Ut frå denne definisjonen utgjer arten ei naturleg eining for evolusjon. Tenk deg at det oppstår eit allel som gjer eit insekt resistent mot eit sprøytemiddel. Då vil naturleg seleksjon gjere allelet vanleg i genlageret til arten, mens det vil ikkje førekomme i genlageret til andre artar.

Dette kjem av at artar har eigenskapar som hindrar genflyt mellom dei. Slike eigenskapar kallar vi reproduktive barrierar. Reproduktive barrierar er det som held oppe forskjellar mellom artar og gjer det mogleg for dei å utvikle unike tilpassingar.

Prezygotiske og postzygotiske barrierar

Vi skil mellom to hovudtypar reproduktive barrierar:

• Prezygotiske barrierar hindrar at det blir danna ein zygote.

• Postzygotiske barrierar hindrar at ein zygote blir utvikla til eit forplantingsført individ.

Døme på reproduktive barriere hos nokre artar

Allopatrisk artsdanning

Allopatrisk artsdanning er ein prosess som skjer i tre trinn:

1. geografisk isolasjon

2. uavhengig evolusjon

3. reproduktiv isolasjon

Illustrasjonen under viser korleis ein opphavleg samanhengande populasjon av brune salamandrar blir delt i to når ei elv begynner å danne ein geografisk barriere.

1. Geografisk isolasjon

Allopatrisk artsdanning startar med at ein geografisk barriere isolerer ein populasjon frå resten av arten. Denne barrieren kan oppstå på to måtar.

Av og til flyttar ei lita gruppe individ seg til den andre sida av ein eksisterande barriere. Til dømes kan ein orkan frakte nokre fuglar over havet til ei øy langt frå fastlandet. Der grunnlegg fuglane så ein ny populasjon.

I andre tilfelle oppstår den geografiske barrieren i utbreiingsområdet til arten. Dette kan skje når eit kontinent blir brote opp, når ei fjellkjede blir heva, eller når ei elv endrar løp. Slike hendingar har førekomme ofte i livets historie og gitt tallause moglegheiter for utvikling av nye artar.

2. Uavhengig evolusjon

Når det ikkje skjer nokon genflyt, utviklar dei to populasjonane seg uavhengig av kvarandre, og det oppstår gradvis større genetiske forskjellar.

• Det kan oppstå unike allel ved mutasjon.

• Nokre forskjellar kjem av at populasjonane tilpassar seg ulike miljø gjennom naturleg seleksjon.

• Andre forskjellar kan komme av genetisk drift, særleg viss ein av populasjonane er liten.

3. Reproduktiv isolasjon

Etter lang tid kan dei to populasjonane ha utvikla så store genetiske forskjellar at individa ikkje lenger kan få fruktbart avkom med individ frå den andre populasjonen. Då blir populasjonane rekna som eigne biologiske artar.

Reproduktive barrierar oppstår altså som ein konsekvens av at populasjonane har utvikla seg uavhengig av kvarandre over lang tid.

Sympatrisk artsdanning

Vi veit at geografiske barrierar legg til rette for artsdanning fordi populasjonane då kan utviklast uavhengig av kvarandre. Men korleis kan artar dannast når populasjonane lever på same stad og framleis kan formeire seg fritt? Ein mogleg mekanisme er at naturleg seleksjon kan verke sterkt splittande på ein eigenskap.

Tenk deg til dømes ein fugleart som lever i eit område med store og små frø. Små nebb er eigna for å ete små frø, store nebb er eigna for å ete store frø, og middels store nebb er dårlegare eigna for begge typar frø. Dermed blir individ med stort eller lite nebb favoriserte, og det skjer ein splittande seleksjon.

Når fuglar med ulik nebbtype parar seg, får dei avkom med middels store nebb som har lågare sjanse for å overleve. I ein slik situasjon vil fuglar som føretrekker å formeire seg med fuglar med same nebbtype, få flest overlevande avkom og derfor ha høgare fitness.

På denne måten kan naturleg seleksjon føre til utvikling av ein prezygotisk barriere der partnarval hindrar reproduksjon mellom individ med ulik nebbtype.

Viss genflyten mellom dei to gruppene stoppar heilt, oppstår to isolerte genlager som kan utviklast i ulike retningar. Då har det skjedd ei artsdanning utan geografisk isolasjon, altså ei sympatrisk artsdanning.

Det meste tyder på at sympatrisk artsdanning førekjem sjeldan blant dyr. Hos planter er sympatrisk artsdanning derimot langt vanlegare, men ho kjem ofte av ein heilt annan mekanisme. Den kan du lese meir om nedanfor.

Test deg sjølv