动物和植物的进化速度的差异
物种的基因流动从自由交流到完全隔离的过度阶段,中间存在一个“半透明”阶段,此时某些不利于形成后代的基因组区域会率先形成屏障阻止外源基因流入,而其他区域可能仍然在进行基因流动。当基因组上有一半的区域不能自由流动时,可以认为已经形成了生殖隔离。
当基因从自由流动到开始形成屏障时的时间点,在动物的中是0.6%的净遗传分歧水平,植物的中是0.2%的净遗传分歧水平。
所以说植物比动物中更早的出现生殖屏障。
动物和植物的物种出现生殖隔离的时机(此时基因组的基因自由流动的区域低于50%)
- 动物的2个物种之间完全生殖隔离时,(排除祖先多态性影响)之外的差异位点要达到1.5%。 95%置信区间是1.1%-2.7%。
- 植物的2个物种之间要完全生殖隔离时,(排除祖先多态性影响)之外的差异位点要达到0.3%。 95%置信区间是0.26%-0.36%。
动物和植物基因渗入模式的差异
- 动物的新物种的形成,更多的是在藕断丝连的过程中,逐渐缓慢形成生殖隔离的。
- 植物的新物种的形成,更多的是同一个物种在地理因素的分开,各自进化一段时间后,再次杂交形成后代,完成基因的渗入。因为是各自进化一段时间,形态差异已经比较大,所以在自然界中更容易观察到植物的处于中间态的物种。
为什么植物中的生殖屏障比动物中出现的更早
- 遗传结构的差异
- 植物中生殖隔离可能是少数几个位点控制,每个位点的贡献很大。
- 动物中生殖隔离可能是受到多个基因控制,每个基因的贡献都很小。
- 进化约束条件的差异
- 植物中因为是靠地理隔离,独立进化,后续在进行基因交流,遗传差异更大,可能少数位点就足以形成生殖隔离。而且植物的生理调控功能相对比动物的要简单,而且受到的纯化选择的压力要小于动物。
- 动物中因为一直存在缓慢的基因交流,形成完全的生殖隔离的时间比较慢,需要积累足够的变异才能形成,而动物的生殖隔离相关的位点可能还承担着其他重要生理功能,所以会受到更强的纯化作用。
以上结论整理来自文献 * François Monnet et al. Rapid establishment of species barriers in plants compared with that in animals.Science389,1147-1150(2025).DOI:10.1126/science.adl2356IF: 45.8