Кіріспе

Парапатриялық түрлену кезінде бір түрдің екі субпопуляциясы бір-бірінен репродуктивті оқшаулануда, бірақ гендерді алмастыруды жалғастыра отырып, эволюциялайды. Бұл түрленудің үш ерекшелігі бар: 1) жұптасу кездейсоқ емес, 2) гендер ағыны тең емес және 3) популяциялар үздіксіз немесе үзіліссіз географиялық ареалдарда орналасады. Бұл таралу үлгісі тең емес таралу, толық емес географиялық тосқауылдар немесе мінез-құлықтың әртүрлі көріністері сияқты факторлардың нәтижесі болуы мүмкін. Парапатриялық түрлену екі популяцияның арасындағы жаңа гибридтік аймақтардың пайда болуын болжайды. Биогеографияда парапатрия және парапатриялық ареал терминдері бір-бірімен айтарлықтай жаппаспайтын, бірақ бір-біріне жақын орналасқан организмдердің географиялық байланысын сипаттау үшін қолданылады; олар тар контактілік аймақтан басқа жерде кездеспейді. Парапатрия симпатрияға (бірдей ареал) және аллопатрияға немесе перипатрияға (ареалдың екі түрлі жағдайы) қарама-қарсы географиялық таралуды білдіреді. Парапатрияның әртүрлі «түрлері» ұсынылған және төменде талқыланады. Койн мен Орр «Түрлену» еңбегінде осы түрлерді үш топқа бөледі: клиналды (ортаның градиенттері), «көпірлі» (дискретті популяциялар) және стазипатриялық түрлену, бұл парапатриялық түрлену әдебиеттерінің көпшілігімен сәйкес келеді. Сондықтан, модельдер ұқсас форматта жіктеледі. Чарльз Дарвин бұл түрлену режимін алғаш ұсынды. 1930 жылға дейін, Рональд Фишер «Жаратылыс таңдауының генетикалық теориясы» еңбегін жариялағанға дейін клиналды түрленудің теориялық моделі сөзбен ғана сипатталды. 1981 жылы Джозеф Фелсенштейн «дискретті популяция» моделін ұсынды («көпірлі модель»). Дарвиннен бері парапатриялық түрленуге қатысты көптеген зерттеулер жүргізілді, олардың механизмдері теориялық тұрғыдан мүмкін екенін, «және табиғатта орын алғанын» көрсетті. Осылайша, осы түрлену режимі шын мәнінде болды ма, әлде басқа режим (әсіресе, аллопатриялық түрлену) деректерді түсіндіре ала ма, деген сұрақ туындайды. Бұл мәселе оның табиғаттағы жалпы жиілігі туралы жауапсыз сұрақ қояды. Бұған байланысты парапатрия бүкіл континуумды қамтиды; кейбір ғалымдар бұл жіктемені қабылдамайды, тіпті «парапатриялық» терминін қолданудан бас тартуды ұсынады, «өйткені көптеген әртүрлі кеңістіктік таралулар гендер ағынының аралық деңгейлеріне әкелуі мүмкін». Басқалары осы ұстанымды қолдайды және географиялық жіктеу схемаларынан (түрленудің географиялық режимдерінен) мүлдем бас тартуды ұсынады. Табиғи іріктеу парапатриялық түрленудің (басқа режимдермен қатар) негізгі қозғаушы күші болып табылады, ал дивергенция кезіндегі іріктеу күші көбінесе маңызды фактор болып табылады. Парапатриялық түрлену әлеуметтік іріктеуге байланысты репродуктивті оқшауланудың нәтижесі болуы мүмкін: альтруистік қарым-қатынаста болатын жеке тұлғалар.

Қоршаған орта градиенттері

Парапатрикалық популяциялардың үздіріліссіз таралу сипатына байланысты популяциялық нишалар көбінесе бір-бірімен тоғысады, бұл түрлердің экологиялық рөлінде экологиялық градиент бойымен үнемі өзгерістерге алып келеді. Аллопатрикалық немесе перипатрикалық түрленуде – географиялық тұрғыдан оқшауланған популяциялар ген ағыны болмаса репродуктивтік оқшаулануға эволюциялана алады, парапатрикалық түрленудің азайған ген ағыны көбінесе эволюциялық қысымдардың өзгеруіне байланысты популяциялар арасындағы ген қорында аллель жиіліктерінің өзгеруіне себеп болатын клайн құрайды. Осы экологиялық градиент нәтижесінде генетикалық жағынан ерекше туысқан түрлер пайда болады. Фишердің клиналды түрлену туралы бастапқы түсінігі морфологиялық түрлер тұжырымдамасына негізделген (көптеген қазіргі заманғы түрлену зерттеулерінен өзгеше). Бұл зерттеулер сақина тәрізді түрлерге ұқсас клиналды оқшаулануды қолдайды (төменде талқыланады), бірақ соңғы географиялық нүктелер сақинаны құру үшін бірікпейді. Добели мен Дикман экологиялық байланыстың парапатрикалық түрленудің маңызды факторы екенін және ген ағыны жергілікті популяцияның дивергенциясына кедергі келтірсе де, бұзылушы таңдау ассортименттік жұптасуға ықпал ететінін, соңынан ген ағынының толық тоқтауына алып келетінін көрсететін математикалық модель жасады. Бұл модель нығайтуға ұқсас, бірақ екінші рет байланыс болмайды. Авторлар: «Экологиялық градиенттер бойындағы кеңістіктік жергілікті өзара әрекеттесулер жиілікке тәуелді таңдау арқылы түрленуге көмектеседі және пайда болатын түрлер арасындағы географиялық бөліну үлгілеріне әкеледі» деген қорытындыға келді.

Сақина түрлері

Сақиналы түрлер түсінігі ерекше жағдай ретінде аллопатрикалық түрленумен байланысты; алайда, Койн мен Орр Майрдың сақиналы түрлер туралы бастапқы түсінігі аллопатрикалық түрленуді сипаттамайды, "бірақ қашықтыққа байланысты ген ағынының әлсіреуі арқылы болатын түрлену" дейді. Олар сақиналы түрлердің дәстүрлі емес мағынадағы парапатрикалық түрленудің куәлігін ұсынатынын мәлімдейді. Осы парапатрикалық түрлену түрінің болу мүмкіндігін тексеру үшін бірнеше математикалық модельдер жасалды, олар теориялық мүмкіндіктерді көрсетеді және биологиялық ықтималдықты растайды (модельдердің параметрлеріне және олардың табиғатқа сәйкес келуіне байланысты).

Стасипатрикалық модельдер

Парапатриялық түрлендірудің бір түрі түрлердің хромосомалық айырмашылықтарымен байланысты. Майкл Дж. Д. Уайт австралиялық моравин шегірткелерін (Vandiemenella) зерттеген кезде стазипатриялық түрлендіру моделін жасады. Жалпы таралған түрлердің субпопуляцияларының хромосомалық құрылымы төмендеуге ұшырайды, нәтижесінде бекітілуге келеді. Содан кейін, субпопуляциялар түрдің кеңірек ареалында кеңейеді, тар гибридтік аймақтарда будандасады (өнімсіз ұрпақтар тудырады). Футуяма мен Майер бұл парапатриялық түрлендіру түрінің негізсіз екенін және хромосомалық өзгерістердің түрлендіруге себеп болмайтынын айтады. Дегенмен, деректер хромосомалық өзгерістердің репродуктивтік оқшаулануға әкелуі мүмкін екенін көрсетеді, бірақ бұл міндетті түрде түрлендіруге алып келеді дегенді білдірмейді. Олар симпатриялық және парапатриялық түрлендіру туралы мәселелерді қарастырады. Олар зертханалық дәлелдердің көбінесе айтылғаннан гөрі сенімдірек екенін, ал зертханалық популяциялардың мөлшерін басты кемшілік деп атап көрсетеді.

Байқаулық деректері

Парапатриялық түрленуді табиғатта байқау өте қиын. Бұл бір негізгі факторға байланысты: парапатриялық жағдайлардың үлгілерін түрленудің басқа бір жолымен оңай түсіндіруге болады. Әсіресе, ортақ шекараларды бөлісетін жақын туысқан түрлерді анықтау, осы географиялық таралу үлгісін парапатриялық түрленудің құрағанын көрсете бермейді. Түрленудің себебі аллохрония болуы мүмкін. Клайндар жиі парапатриялық түрленудің дәлелі ретінде келтіріледі және табиғатта олардың көптеген мысалдары құжатталған; олардың көпшілігі гибридтік аймақтарды қамтиды. Дегенмен, мұндай клайналдық үлгілерді зерттеушілер үшін олардың шығу тегін анықтау қиындығын тудыратын аллопатриялық түрленуден кейінгі екінші рет байланыспен де түсіндіруге болады. Томас Б. Смит және әріптестері ірі экотондарды "түрлену орталықтары" деп атайды (парапатриялық түрленуді меңзейді) және тропикалық жаңбырлы ормандардағы биоәртүрліліктің қалыптасуына қатысты екенін көрсетеді. Олар Andropadus virens құсының морфологиялық және генетикалық айырмашылықтарының үлгілерін келтіреді. Жиггинс және Маллет табиғаттағы парапатриялық түрленудің барлық кезеңдерін құжаттаған әдебиеттерді қарастырып, оның мүмкін және ықтимал екенін (зерттелген түрлерде) анықтады. Тропикалық үңгірлердегі құрлықаялардың (Georissa saulae) зерттеуі үңгірде тіршілік ететін популяцияның жер үстіндегі популяциядан тарағанын, парапатриялық түрлену арқылы пайда болғанын көрсетті. Моореа аралындағы Partula құрлықаялары бір немесе бірнеше отарлау оқиғаларынан кейін парапатриялық түрде түрленді, ал кейбір түрлері сақина тәрізді түрлердің үлгілерін көрсетеді. Теннесси үңгіріндегі саламандраның көші-қон уақытын үңгірде және жер бетіндегі үздіксіз популяциялар арасындағы гендер ағынының айырмашылықтарын анықтау үшін пайдаланды. Жоғары гендер ағыны және орташа көші-қон уақыты нәтижесінде популяциялардың гетерогендік таралуы және үздіксіз парапатриялық түрлену анықталды. Солтүстік Америкадағы Эфедра туысына жататын жалаңаш тұқымды өсімдіктерді зерттеушілер E. californica және E. trifurca бауырлас түрлер жұбы үшін парапатриялық нишалық дивергенцияның дәлелдерін тапты. Кавказ тас кесірткелерін зерттеудің бірінде мекендеу ортасының айырмашылығы репродуктивті оқшауланудың дамуында оқшаулану уақытынан гөрі маңызды болуы мүмкін екендігі болжайды. Darevskia rudis, D. valentini және D. portschinskii гибридтік аймақта бір-бірімен будандасады; алайда, будандасу D. portschinskii мен D. rudis арасында күштірек, олар ертерек бөлінген, бірақ ұқсас ортада тіршілік етеді, ал D. valentini және басқа екі түрдің арасында әлсіз, олар кейінірек бөлінген, бірақ климаттық жағынан әртүрлі ортада тіршілік етеді.

Теңіз организмдері

Парапатриялық түрленудің мұхиттық түрлерде кеңінен таралғаны қабылданған, себебі толық географиялық кедергілердің болу ықтималдығы төмен (аллопатрияда қажетті). Көптеген зерттеулер теңіз организмдерінде парапатриялық түрленуді құжаттады. Бернд Крамер және әріптестері мормирид балықтарында (Pollimyrus castelnaui) парапатриялық түрленудің куәлігін тапты; ал Роша мен Боуэн коралл рифтері балықтары арасында парапатриялық түрленудің басты жолы екенін айтады. Salpidae-де парапатриялық түрленудің градиенттік моделіне дәлелдер табылды.