生物學的歷史5
1.
族群population:同一段時間中,在同一個區域活動的,有極高相似性的一群個體,他們互相分享彼此的基因(交配)。例如:台灣人,不論任何省級的族群都可以結婚,所以可以把2300萬台灣人,視為一個族群。
2.
依據族群的差異再加以細分,就會發現其中有許多不同的物種。
3.
物種species:一個特定基因的族群,成員彼此能夠在自然條件下交配、生下後代,並且不會與其他族群交配、生下後代。
4.
解剖生物、分析生物構造與行為,可以協助判斷生物的物種,不過,判斷物種的最重要標準是能否生育健康後代。有些外表看起來很像的生物,例如赤楊鶲alder flycatcher 和柳木鶲willow flycatcher,彼此完全不交配,因此是完全是不一樣的物種。
5.
物種差異經常與地理環境有關。例如,在冰天雪地的哺乳動物常常是白毛,例如北美雪兔,亞熱帶的哺乳動物則有接近土地顏色的棕色,例如台灣野兔。另外,同一物種的植物,也會因為生長環境的海拔高度不同,而發育成高度不同的植物。
6.
當同一地區的許多物種的特徵,為了配合環境,而朝向某個方向演變,稱為「生態群」cline。例如很多哺乳動物與鳥類,隨著緯度朝向極地移動,而體型越來越大,隨著緯度朝向熱帶移動,而體型越來越小,這是因為大體型適合在天寒地凍的環境保溫,小體型在很熱的天氣裡可以散熱。
7.
有時候,地理區隔造成物種漸進式的演化,有時候,地理區隔造成物種突然大改變abrupt shift。
8.
亞種subspecies:本來相同物種,因為地理區隔,而演化出某部分特徵,明顯不一樣的新物種。
9.
例如,達爾文研究的加拉巴哥群島的雀鳥,是南美洲雀鳥的亞種,從南美洲大陸被風吹來之後,因為長期被隔離在島嶼上,而變成加拉巴哥群島特有的鳥種。
10.
例如,台灣的櫻花鉤吻鮭是鮭魚的亞種,本來是日本海、西伯利亞東部海域的鮭魚,1萬5千年前,因為冰河期結束,台灣地層劇烈隆起,使得鮭魚沒辦法游過高溫又陡峭的河川回到大海,被困在七家灣溪流(在雪霸國家公園保護區),成為台灣特有「陸封型鮭魚」,也是台灣國寶級生物。
11.
物種的形成(speciation)分為:1.同一物種的持續演化(Phyletic
evolution)。2.一個物種分裂成不同物種,然後各自持續演化(Branching evolution)。
12.
分裂演化很容易讓人想到以下問題:
為什麼原本可以共享基因的族群會變成完全不同的物種呢?同一族群為什麼會發生生殖隔離,並且排除某些基因被遺傳下去呢?
本來是同一個族群的物種,是怎麼產生隔離機制,讓彼此永遠互不交配呢?
答案:地理屏障(隔離)。
13.
一旦族群被地理區隔,各自在新的環境生存、繁衍,隨著時間增加,彼此的差異性就越來越大,最後變成截然不同的物種。
14.
同樣的族群,被地理區隔成二群之後,分裂演化成不同物種,主要原因:
(1) 這二個族群,一開始的祖先就有基因的差異性。
在一個族群裡面,不可能每個個體的基因都一樣,一定有差異,因此,當同一個族群被自然環境劃分成二組,這二組的基因不大可能完全一樣。這種因為祖先群缺少或者擁有某種特殊的基因,造成後代變成完全不一樣的種族的現象,稱為「開創者效應」(funder effect)。
(2) 在小族群中,偶然的基因改變,造成整個族群基因演化方向改變。
自然界常發生,被區隔開來的族群是少數,如果族群數量很少,那麼,只要有幾個個體生物的基因,偶然發生改變(基因突變或精卵的基因重組),交配繁衍之後,就會對族群的基因演化方向,產生很大的影響力。對10匹狼組成的族群而言,只要1匹基因改變的公狼,變成強勢領袖,與所有母狼交配,下一代基因就完全改變。
(3) 不同的族群,經歷不同的基因突變。
基因突變是偶發的,被隔離的二個族群,不可能互相交換突變的基因,各自長時間累積許多不同的突變基因,造成物種的差異性越來越大。
(4) 不同族群,生活在不同的環境中,面對不一樣的天擇壓力。
這世上不太可能有二個環境的自然條件都一模一樣,不同的天擇條件淘汰掉不同的個體,使的最後存留的族群變得截然不同。
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