Artsdannelse

Mekanismen bak biologisk mangfold

Populasjoner utvikler seg, blant annet gjennom naturlig seleksjon. Men når vi skal forklare biologisk mangfold, holder det ikke å beskrive hvordan populasjoner endrer seg. Vi må også forklare artsdannelse – prosessen der nye arter oppstår.

Artsdannelse skjer når populasjoner utvikler så store forskjeller at de ikke lenger kan formere seg med hverandre og få forplantningsdyktig avkom.

Når populasjoner først har blitt til arter, kan de fortsette å utvikle seg uavhengig av hverandre og tilpasse seg ulike økologiske nisjer. Artsdannelse gjør det derfor mulig for evolusjonen å bygge opp og opprettholde et mangfold av livsformer med unike tilpasninger.

Det kan være store forskjeller også innen en og samme art, men her vil genflyt mellom populasjoner motvirke at store, varige forskjeller bygges opp over tid.

Reproduktive barrierer

Før vi beskriver hvordan arter oppstår, må vi avklare hva en art er. Det finnes flere artsdefinisjoner, men artsdannelse er tett knyttet til det biologiske artsbegrepet:

Ut fra denne definisjonen utgjør arten en naturlig enhet for evolusjon. Tenk deg at det oppstår et allel som gjør et insekt resistent mot et sprøytemiddel. Da vil naturlig seleksjon gjøre allelet vanlig i genlageret til arten, mens det vil ikke forekomme i andre arters genlager.

Dette skyldes at arter har egenskaper som hindrer genflyt mellom dem. Slike egenskaper kalles reproduktive barrierer. Reproduktive barrierer er det som opprettholder forskjeller mellom arter og gjør det mulig for dem å utvikle unike tilpasninger.

Prezygotiske og postzygotiske barrierer

Vi skiller mellom to hovedtyper reproduktive barrierer:

• Prezygotiske barrierer hindrer at det dannes en zygote.

• Postzygotiske barrierer hindrer at en zygote utvikles til et forplantningsdyktig individ.

Eksempler på reproduktive barriere hos noen arter

Allopatrisk artsdannelse

Allopatrisk artsdannelse er en prosess som skjer i tre trinn:

1. geografisk isolasjon

2. uavhengig evolusjon

3. reproduktiv isolasjon

Illustrasjonen under viser hvordan en opprinnelig sammenhengende populasjon av brune salamandere deles i to når ei elv begynner å danne en geografisk barriere.

1. Geografisk isolasjon

Allopatrisk artsdannelse starter med at en geografisk barriere isolerer en populasjon fra resten av arten. Denne barrieren kan oppstå på to måter.

Noen ganger forflytter ei lita gruppe individer seg til den andre siden av en eksisterende barriere. For eksempel kan en orkan frakte noen fugler over havet til ei øy langt fra fastlandet. Der grunnlegger fuglene så en ny populasjon.

I andre tilfeller oppstår den geografiske barrieren i utbredelsesområdet til arten. Dette kan skje når et kontinent brytes opp, når en fjellkjede heves, eller når ei elv endrer løp. Slike hendelser har forekommet ofte i livets historie og gitt utallige muligheter for utvikling av nye arter.

2. Uavhengig evolusjon

Når det ikke skjer noe genflyt, utvikler de to populasjonene seg uavhengig av hverandre, og det oppstår gradvis større genetiske forskjeller.

• Det kan oppstå unike alleler ved mutasjon.

• Noen forskjeller skyldes at populasjonene tilpasser seg ulike miljøer gjennom naturlig seleksjon.

• Andre forskjeller kan skyldes genetisk drift, særlig hvis en av populasjonene er liten.

3. Reproduktiv isolasjon

Etter lang tid kan de to populasjonene ha utviklet så store genetiske forskjeller at individene ikke lenger kan få fruktbart avkom på tvers av populasjonene. Da regnes populasjonene som egne biologiske arter.

Reproduktive barrierer oppstår altså som en konsekvens av at populasjonene har utviklet seg uavhengig av hverandre over lang tid.

Sympatrisk artsdannelse

Vi vet at geografiske barrierer legger til rette for artsdannelse fordi populasjonene da kan utvikles uavhengig av hverandre. Men hvordan kan arter dannes når populasjonene lever på samme sted og fortsatt kan formere seg fritt? En mulig mekanisme er at naturlig seleksjon kan virke sterkt splittende på en egenskap.

Tenk deg for eksempel en fugleart som lever i et område med store og små frø. Små nebb er egnet for å spise små frø, store nebb er egnet for å spise store frø, og middels store nebb er dårligere egnet for begge typer frø. Dermed favoriseres individer med stort eller lite nebb, og det skjer en splittende seleksjon.

Når fugler med ulik nebbtype parer seg, får de avkom med middels store nebb som har lavere sjanse for å overleve. I en slik situasjon vil fugler som foretrekker å formere seg med fugler med samme nebbtype, få flest overlevende avkom og derfor ha høyere fitness.

På denne måten kan naturlig seleksjon føre til utvikling av en prezygotisk barriere der partnervalg hindrer reproduksjon mellom individer med ulik nebbtype.

Hvis genflyten mellom de to gruppene stopper helt, oppstår to isolerte genlagre som kan utvikles i forskjellige retninger. Da har det skjedd en artsdannelse uten geografisk isolasjon, altså en sympatrisk artsdannelse.

Det meste tyder på at sympatrisk artsdannelse forekommer sjeldent blant dyr. Hos planter er sympatrisk artsdannelse derimot langt vanligere, men skyldes ofte en helt annen mekanisme. Den kan du lese mer om nedenfor.

Test deg selv