Вид — це сукупнiсть особин, що мають спадкову подiбнiсть морфологiчних i фiзiологiчних особливостей, вiльно схрещуються i дають плiдне потомство, мають єдине походження, пристосованi до певних умов життя i займають у природi визначений ареал. У природi однi види вiдрiзняються вiд iнших за групами ознак, якi називаються критерiями виду. Жоден iз критерiїв не е абсолютним, тому для правильного видiлення виду треба використовувати максимально можливу їх кількість.
Морфологічний критерiй визначає подiбнiсть зовнішньої i внутрішньої будови особин одного виду. Існують види-двiйники, морфологiчно подiбнi, але не перехреснi. Наприклад, чорнi пацюки з 38 і 49 хромосомами.
Генетичний критерiй - це характерний для кожного виду набiр генiв та хромосом (їх кількість, розмiри, форма). Особини рiзних видiв з неоднаковим набором хромосом не схрещуються. Це створюе репродуктивну iзоляцiю виду i пiдтримує його цiлiснiсть, забезпечує реальність iснування в природi. Репродуктивна iзоляцiя пiдтримується i такими біологічними пристосуваннями, як розбіжність термiнiв i мiсць розмноження близьких видiв, відмінність шлюбних ритуалiв, імунологічної реакції яйцеклiтини на чоловiчі гамети. Механізми репродуктивної iзоляцiї захищають генофонд виду (сукупнiсть усiх генiв даного виду) вiд появи шкiдливих комбiнацiй генiв.
Фiзiологічний критерiй - подiбнiсть процесiв життєдiяльностi в особин одного виду. Служить одним iз чинників репродуктивної iзоляцiї.
Бiохiмiчний критерiй - здатнiсть утворювати специфiчнi бiлки, що пов’язано зi специфiчнiстю нуклеїнових кислот.
Екологiчний критерій дозволяє робити висновок про пристосованiсть особин виду до певних умов середовища.
Георафiчним критеріем служить ареал (площа iснування) виду в природi. Ареали одних видiв охоплюють майже всю сушу, iнших - лише тропiчнi чи приполярнi областi, третiх - обмежуються одним островом чи мисом. У межах географiчного ареалу особини виду поширенi нерiвномiрно, що обумовлено рiзноманiтнiстю умов середовища. Прiсноводнi рослини i тварини (латаття, глечики, коропи тощо) живуть в iзольованих водоймах — озерах, ставках, мiж якими знаходяться великi простори сушi; дiлянки лiсу з ялинами i березами, бiлками і дятлами чергуються з полями і луками; болота з журавлиною, сфагновими мохами також розташовуються окремими дiлянками. Особини одного виду, що живуть на кожнiй з вiдособлених територiй його географiчного ареалу, зв’язанi мiж собою складними взаєминами.
Природна сукупнiсть вiльно перехресних особин одного виду, що тривалий час iснують на вiдносно вiдокремлений території, називається популяцією. Популяцiї мають складну структуру за статтю і вiком, вiдрiзняються за площею, яку вони займають, і кiлькiстю особин. Чисельнiсть популяцiї може рiзко коливатися протягом сезонів і рокiв. Головний чинник, що визначає єднiсть популяцiї i її вiдокремленiсть вiд iнших, - вiльне схрещування особин. Звiдси бiльша подiбнiсть особин усередині однiєї популяцiї в порiвняннi з особинами iнших популяцiй. Вiдокремленiсть популяцiй пiдтримується географiчною (гори, рiки, пустелi) і бiологiчною (рiзнi термiни цвiтiння чи спарювання, статева несумiснiсть тощо) iзоляцiєю. У популяцiї вiдбуваються всi первинні еволюцiйнi процеси - це основна одиниця еволюції. Популяцiя є реальною формою iснування виду. У природi кожна популяцiя живе на визначенiй території з особливим комплексом умов, до якого нона пристосовується в результатi природнього добору. Завдяки цьому вид, що складається з низки популяцiй, займає великий ареал, незважаючи на рiзноманiтнiсть умов у його межах.
Кожен вид, яку б кiлькiсть популяцiй вiн не включав, є єдиним цiлим. Цiлiснiсть виду досягається його генетичною вiдокремленiстю вiд інших видiв. Великi популяції чи групи сусiднiх популяцiй, що мають стiйкi морфологiчнi вiдмiнностi вiд iнших популяцiй, називають пiдвидами. Види з великими ареалами, що охоплюють територii з рiзними умовами життя, звичайно представленi декiлькома пiдвидами.
1.2 Еволюція і генетика
Проблема виникнення видів є найважливішою в теорії еволюції. Вперше науковий підхід до її вирішення запропонував Ч. Дарвін, який визначив основні чинники еволюції – спадковість, мінливість і природний добір. За допомогою цих понять він пояснив і процес видоутворення. Внаслідок географічної ізоляції та дії інших елементарних еволюційних чинників особини певного виду розташовуються нерівномірно на зайнятій ними території. Таким чином, вид у природі поділяється на порівняно ізольовані групи особин – популяції.
Популяція – це група організмів, що належать до одного й того самого виду і займають звичайно чітко обмежену географічну територію. Популяції різних видів істотно відрізняються за кількісним складом. Найбільш широкі з них включають мільйони та мільярди особин (кімнатна муха), невеликі популяції налічують всього близько сотні членів (лелеки).
Найважливішим чинником, що регулює чисельність популяцій, є наявність їжі. Тому, маючи потенційну можливість необмеженого збільшення, вони включають стільки особин, скільки може прогодуватися на зайнятій ними території.
В основі сучасної теорії еволюції лежить популяційна генетика. Популяція є елементарною одиницею еволюції. Гени, що діють незалежно або спільно з чинниками навколишнього середовища, визначають фенотипні ознаки організмів і зумовлюють мінливість популяції. Фенотипи, пристосовані до умов даного середовища або «екологічних ніш», зберігаються в результаті природного добору. Неадаптовані фенотипи витісняються і нарешті вимирають. Природній добір впливає не тільки на виживання істот з тим або іншим фенотипом, а й на долю їхнього генотипу. Тільки ті організми, які встигли народити нащадків, роблять внесок у майбутнє свого виду.
Одне з основних понять генетики – частота генів. Кожний ген може існувати у вигляді кількох алелів. Якщо ген знаходиться в популяції у вигляді двох алелів: домінантного R та рецесивного r, а загальна кількість особин популяції дорівнює N, то у такому разі N складається з трьох генотипів – RR, Rr та rr. Нехай кількості особин із цими генотипами відповідають числа А, В та С (А, В, С ˃ 1). Тоді А+В+С=N. Припустимо, що всі особини диплоїдні, отже загальна кількість алелів буде 2N. Загальна кількість алелів R, таким чином, дорівнює 2А+В, а алелів r – В+2С.
Популяційна генетика запозичила у теорії ймовірностей два символи (p та q) для позначення частоти з якою домінантні та рецесивні алелі зустрічаються в даній популяції. Таким чином, p+q=1. Математична залежність між частотами алелів та генотипів у популяціях встановлена 1908 року англійським математиком Дж. Гарді та німецьким лікарем А. Вайнбергом незалежно один від одного. Ця залежність дістала назву закону Гарді-Вайнберга. Частоти домінантного та рецесивного алелів у даній популяції з покоління в покоління будуть залишатись постійними за таких умов: популяція велика; спарення відбувається випадково; нові мутації не виникають; усі генотипи однаково плодючі; обмін генами з іншими популяціями відсутній.
Еволюцію можна визначити як поступову зміну частот геніву популяції, коли рівновага, передбачена законом Гарді-Вайнберга, порушена мутаційним процесом, вибірковим відтворенням особин або дрейфом генів (якщо популяція надто мала).
За таких умов генофонд популяції змінюється від одного покоління до іншого. Еволюція у результаті природного добору означає, що особини з певними ознаками залишають більше нащадків, виживають і роблять відповідно більший внесок у подальші покоління. Нові спадкові зміни виникають переважно в результаті мутацій, і якщо організми з новою мутацією виживають і залишають у середньому більше життєздатних нащадків, то в наступних поколіннях генофонд популяції буде поступово змінюватись. Як правило, виживають особини, що краще пристосовані до умов даного середовища. Вони можуть краще добувати їжу й турбуватися про своїх нащадків, але для еволюції важливіше те, скільки цих нащадків візьме участь у наступному розмноженні. Отже, елементарним еволюційним матералом є мутації, які створюють нові алелі та роблять можливою появу нового фенотипу.
Проте при відтворенні невеликих популяцій істотно впливати на склад наступних поколінь може проста випадковість. Рівновага генофонду популяції іноді порушується без участі природного добору в результаті випадкових процесів, визначених С. Райтом як дрейф генів. У малих популяціях, які схрещуються, гетерозиготні лукуси здатні ставати гомозиготними за тим або іншим алелем, що визначається не добором, а випадково. Це може призводити до нагромадження деяких несприятливих ознак і до подальшого вимирання всієї групи, що володіє такими ознаками.
Біологічний зміст дрейфу генів залишається суперечним питанням і донині. Ясно тільки, що він відіграє в еволюції одну з важливіших ролей. Багато природних популяцій рослин і тварин поділені на підгрупи і досить малі для того, щоб на них могли позначитись випадкові події, які лежать в основі дрейфу генів. Дрейф генів не підпорядковується закону Гарді-Вайнберга, згідно з яким частка гетеро- і гомозиготних особин у популяції має бути незмінною. Справа у тому, що, як і будь-який статистичний закон, цей закон справедливий тільки для великої кількості особин у популяції. Отже, дрейф генів є важливим механізмом еволюційних змін у невеликих або ізольованих популяціях.