一个物种会和它多少代前的祖先产生生殖隔离？
关于一个物种与其多少代前的祖先产生生殖隔离，这是一个非常复杂且没有一个固定答案的问题。它不是一个简单的数字游戏，而是演化过程中多种因素相互作用的结果。要详细讲述这个问题，我们需要深入理解生殖隔离的机制以及驱动物种形成的因素。
首先，我们要明确什么是“生殖隔离”。生殖隔离是指不同物种之间，即使它们生活在同一区域，也无法进行有效的繁殖，或者即使能够繁殖，也无法产生可育的后代。这是物种形成的关键标志，是区分不同物种的重要标准。生殖隔离可以分为两个主要类型：
前合子隔离（Prezygotic isolation）: 在受精发生之前就阻止了基因交流。这包括多种机制，例如：
地理隔离 (Habitat isolation): 不同物种栖息在不同的地理区域或不同的生境，自然状态下无法相遇。
季节隔离 (Temporal isolation): 不同物种的繁殖季节不同，无法在同一时间进行交配。
行为隔离 (Behavioral isolation): 不同物种拥有独特的求偶行为、鸣叫声或气味标记，导致对方无法识别或吸引，从而无法进行交配。
机械隔离 (Mechanical isolation): 生殖器官的形态结构不匹配，无法完成交配。
配子隔离 (Gametic isolation): 即使成功交配，不同物种的配子（精子和卵子）也可能无法结合，或者精子无法穿透卵子。
合子后隔离（Postzygotic isolation）: 在受精发生后，阻碍了杂交后代的正常发育或繁殖能力。这包括：
杂种不活 (Hybrid inviability): 杂交后代虽然形成，但无法存活到性成熟。
杂种Sterile (Hybrid sterility): 杂交后代能够存活到性成熟，但无法产生可育的配子，即不育。最经典的例子就是马和驴杂交产生的骡子。
杂种衰退 (Hybrid breakdown): 第一代杂交后代可能是可育的，但其产生的后代（第二代或后续世代）则表现出活力下降、不育或死亡等问题。
那么，回到最初的问题：一个物种会和它多少代前的祖先产生生殖隔离？
关键在于“多少代”这个概念在演化上是相对的，并且这个过程是渐进的。 我们不能简单地说“100代之后就生殖隔离了”。生殖隔离的形成是由于在漫长的岁月中，不同种群的基因组发生了足够多的、与繁殖相关的遗传变异。
让我们从物种形成的过程来理解这一点：
1. 地理隔离或生态隔离是起点: 通常，一个物种的祖先种群会因为地理屏障（如山脉、河流、海洋）或生态上的分化（如迁徙到新的生境，食性或繁殖策略的改变）而被分成若干个独立的种群。这些种群之间失去了基因交流的机会。
2. 独立演化与遗传漂变/突变: 一旦种群被隔离，它们就开始独立地演化。在这个过程中，两个主要的驱动力在起作用：
突变: DNA复制过程中会发生随机的突变，这些突变会累积在不同的种群中。
遗传漂变 (Genetic drift): 在小的种群中，某些基因的频率会因为随机事件（如个体死亡、性别比例不均）而发生变化，这与适应性无关。
自然选择 (Natural selection): 如果不同的种群生活在不同的环境压力下，自然选择会偏好那些在该环境中更有生存和繁殖优势的个体。即使在相同的环境，如果某些与繁殖相关的性状（如求偶信号、繁殖时间）受到选择，也会导致分化。
3. 生殖隔离的出现: 在这些独立的演化过程中，有一些基因变异可能恰好影响了与繁殖相关的性状。例如：
一个种群可能进化出了新的求偶鸣叫声，而另一个种群则保持了原有的鸣叫声。这会导致行为隔离。
由于突变或适应性分化，生殖器官的形态发生了细微但关键的改变，导致机械隔离。
在生态隔离的基础上，一个种群适应了春季繁殖，而另一个种群适应了秋季繁殖，这就产生了季节隔离。
更深层次的，在基因组的许多地方，可能累积了能够影响配子兼容性或杂种发育的基因。这些是更隐蔽的合子后隔离机制。
4. 隔代数量的意义: “多少代”其实是在描述一个时间尺度，以及在这段时间里基因组积累了多少与生殖隔离相关的变异。每一代，基因组都会经历突变和重组，并在自然选择或漂变的作用下发生改变。
几代？极少情况，但可能很早出现特定隔离：在某些极端情况下，如果地理隔离非常严酷，并且演化速度非常快（例如，有强烈的性选择或非常特殊的生态位分化），可能在相对较少的代数内，就可能出现某种形式的生殖隔离。例如，在一个新的岛屿上建立新种群，如果该岛屿的环境与原栖息地差异巨大，一些适应性基因的快速改变就可能导致某种程度的生殖隔离。
几千、几万、几十万代？更常见的时间尺度：大多数情况是，一个物种的形成需要相当长的时间。在这个过程中，许多不同的遗传变异会在隔离的种群中累积。这些变异可能涉及多个基因，并且共同作用，最终导致生殖隔离。这个时间尺度可以从几千代到几十万代，甚至更长，具体取决于物种的繁殖速度、种群大小、环境变化的速度和选择的强度等多种因素。
一个物种在形成初期，其“新物种”可能仍然可以与“老物种”在某些条件下杂交：在物种形成的早期阶段，生殖隔离可能是不完全的。这意味着，即使两个种群在地理上或生态上有所分离，如果它们在某些情况下能够相遇，它们之间仍然可能产生可育的杂交后代。随着时间的推移，这种不完全的隔离会逐渐加强，直到完全的生殖隔离形成，这时它们才被确认为两个独立的物种。
举个例子说明这个渐进性：
想象一个生活在大陆上的鸟类种群。然后，一部分鸟迁徙到了附近的一个岛屿上。
初始阶段: 刚开始，岛屿上的种群可能与大陆种群在基因上非常相似，它们之间可能几乎没有生殖隔离。
隔离一段时间后: 随着时间的推移，岛屿环境的不同（比如食物种类、捕食者、繁殖配偶的选择标准）可能导致岛屿种群的某些基因频率发生变化。比如，岛屿上的鸟类可能因为食物来源的改变，进化出了更尖锐的喙，而大陆种群保持了原有的喙形。如果喙的形状也与求偶展示有关，这可能导致初步的行为隔离。或者，岛屿上的繁殖季节可能因为气候的微小差异而有所提前，形成季节隔离。
更多代后: 可能还有其他更隐蔽的变异在累积。比如，某些参与精子和卵子识别的蛋白质的基因发生了突变。即使它们有机会交配，精子也可能无法有效地识别和穿透卵子。或者，杂交后代的基因组组合可能在某些发育关键点上出现不兼容，导致胚胎死亡。
最终形成新物种: 经过足够多的代和足够多的基因变异，当岛屿种群和大陆种群在自然状态下无法成功繁殖并产生可育后代时，它们就形成了生殖隔离，被认为是两个独立的物种。这个过程可能需要数千或数万代，具体取决于当时的情况。
总结来说，一个物种与其多少代前的祖先产生生殖隔离，不存在一个固定的数字。这个“代数”反映的是两个隔离种群之间基因组发生足够多、能够阻碍有效繁殖的变异所需要的时间。这个过程是渐进的，并且受到多种因素的影响，如地理隔离的程度、环境选择的强度、种群大小、突变率以及可用于生殖隔离的基因的数量等。从几千代到几十万代都是可能的时间尺度，而最关键的是累积的基因变异本身，而非简单的代数计数。
所以，与其关注“多少代”，不如关注“发生了哪些基因变异，以及这些变异如何影响了繁殖的各个环节”。
首先，我们要明确什么是“生殖隔离”。生殖隔离是指不同物种之间，即使它们生活在同一区域，也无法进行有效的繁殖，或者即使能够繁殖，也无法产生可育的后代。这是物种形成的关键标志，是区分不同物种的重要标准。生殖隔离可以分为两个主要类型：
前合子隔离（Prezygotic isolation）: 在受精发生之前就阻止了基因交流。这包括多种机制，例如：
地理隔离 (Habitat isolation): 不同物种栖息在不同的地理区域或不同的生境，自然状态下无法相遇。
季节隔离 (Temporal isolation): 不同物种的繁殖季节不同，无法在同一时间进行交配。
行为隔离 (Behavioral isolation): 不同物种拥有独特的求偶行为、鸣叫声或气味标记，导致对方无法识别或吸引，从而无法进行交配。
机械隔离 (Mechanical isolation): 生殖器官的形态结构不匹配，无法完成交配。
配子隔离 (Gametic isolation): 即使成功交配，不同物种的配子（精子和卵子）也可能无法结合，或者精子无法穿透卵子。
合子后隔离（Postzygotic isolation）: 在受精发生后，阻碍了杂交后代的正常发育或繁殖能力。这包括：
杂种不活 (Hybrid inviability): 杂交后代虽然形成，但无法存活到性成熟。
杂种Sterile (Hybrid sterility): 杂交后代能够存活到性成熟，但无法产生可育的配子，即不育。最经典的例子就是马和驴杂交产生的骡子。
杂种衰退 (Hybrid breakdown): 第一代杂交后代可能是可育的，但其产生的后代（第二代或后续世代）则表现出活力下降、不育或死亡等问题。
那么，回到最初的问题：一个物种会和它多少代前的祖先产生生殖隔离？
关键在于“多少代”这个概念在演化上是相对的，并且这个过程是渐进的。 我们不能简单地说“100代之后就生殖隔离了”。生殖隔离的形成是由于在漫长的岁月中，不同种群的基因组发生了足够多的、与繁殖相关的遗传变异。
让我们从物种形成的过程来理解这一点：
1. 地理隔离或生态隔离是起点: 通常，一个物种的祖先种群会因为地理屏障（如山脉、河流、海洋）或生态上的分化（如迁徙到新的生境，食性或繁殖策略的改变）而被分成若干个独立的种群。这些种群之间失去了基因交流的机会。
2. 独立演化与遗传漂变/突变: 一旦种群被隔离，它们就开始独立地演化。在这个过程中，两个主要的驱动力在起作用：
突变: DNA复制过程中会发生随机的突变，这些突变会累积在不同的种群中。
遗传漂变 (Genetic drift): 在小的种群中，某些基因的频率会因为随机事件（如个体死亡、性别比例不均）而发生变化，这与适应性无关。
自然选择 (Natural selection): 如果不同的种群生活在不同的环境压力下，自然选择会偏好那些在该环境中更有生存和繁殖优势的个体。即使在相同的环境，如果某些与繁殖相关的性状（如求偶信号、繁殖时间）受到选择，也会导致分化。
3. 生殖隔离的出现: 在这些独立的演化过程中，有一些基因变异可能恰好影响了与繁殖相关的性状。例如：
一个种群可能进化出了新的求偶鸣叫声，而另一个种群则保持了原有的鸣叫声。这会导致行为隔离。
由于突变或适应性分化，生殖器官的形态发生了细微但关键的改变，导致机械隔离。
在生态隔离的基础上，一个种群适应了春季繁殖，而另一个种群适应了秋季繁殖，这就产生了季节隔离。
更深层次的，在基因组的许多地方，可能累积了能够影响配子兼容性或杂种发育的基因。这些是更隐蔽的合子后隔离机制。
4. 隔代数量的意义: “多少代”其实是在描述一个时间尺度，以及在这段时间里基因组积累了多少与生殖隔离相关的变异。每一代，基因组都会经历突变和重组，并在自然选择或漂变的作用下发生改变。
几代？极少情况，但可能很早出现特定隔离：在某些极端情况下，如果地理隔离非常严酷，并且演化速度非常快（例如，有强烈的性选择或非常特殊的生态位分化），可能在相对较少的代数内，就可能出现某种形式的生殖隔离。例如，在一个新的岛屿上建立新种群，如果该岛屿的环境与原栖息地差异巨大，一些适应性基因的快速改变就可能导致某种程度的生殖隔离。
几千、几万、几十万代？更常见的时间尺度：大多数情况是，一个物种的形成需要相当长的时间。在这个过程中，许多不同的遗传变异会在隔离的种群中累积。这些变异可能涉及多个基因，并且共同作用，最终导致生殖隔离。这个时间尺度可以从几千代到几十万代，甚至更长，具体取决于物种的繁殖速度、种群大小、环境变化的速度和选择的强度等多种因素。
一个物种在形成初期，其“新物种”可能仍然可以与“老物种”在某些条件下杂交：在物种形成的早期阶段，生殖隔离可能是不完全的。这意味着，即使两个种群在地理上或生态上有所分离，如果它们在某些情况下能够相遇，它们之间仍然可能产生可育的杂交后代。随着时间的推移，这种不完全的隔离会逐渐加强，直到完全的生殖隔离形成，这时它们才被确认为两个独立的物种。
举个例子说明这个渐进性：
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初始阶段: 刚开始，岛屿上的种群可能与大陆种群在基因上非常相似，它们之间可能几乎没有生殖隔离。
隔离一段时间后: 随着时间的推移，岛屿环境的不同（比如食物种类、捕食者、繁殖配偶的选择标准）可能导致岛屿种群的某些基因频率发生变化。比如，岛屿上的鸟类可能因为食物来源的改变，进化出了更尖锐的喙，而大陆种群保持了原有的喙形。如果喙的形状也与求偶展示有关，这可能导致初步的行为隔离。或者，岛屿上的繁殖季节可能因为气候的微小差异而有所提前，形成季节隔离。
更多代后: 可能还有其他更隐蔽的变异在累积。比如，某些参与精子和卵子识别的蛋白质的基因发生了突变。即使它们有机会交配，精子也可能无法有效地识别和穿透卵子。或者，杂交后代的基因组组合可能在某些发育关键点上出现不兼容，导致胚胎死亡。
最终形成新物种: 经过足够多的代和足够多的基因变异，当岛屿种群和大陆种群在自然状态下无法成功繁殖并产生可育后代时，它们就形成了生殖隔离，被认为是两个独立的物种。这个过程可能需要数千或数万代，具体取决于当时的情况。
总结来说，一个物种与其多少代前的祖先产生生殖隔离，不存在一个固定的数字。这个“代数”反映的是两个隔离种群之间基因组发生足够多、能够阻碍有效繁殖的变异所需要的时间。这个过程是渐进的，并且受到多种因素的影响，如地理隔离的程度、环境选择的强度、种群大小、突变率以及可用于生殖隔离的基因的数量等。从几千代到几十万代都是可能的时间尺度，而最关键的是累积的基因变异本身，而非简单的代数计数。
所以，与其关注“多少代”，不如关注“发生了哪些基因变异，以及这些变异如何影响了繁殖的各个环节”。
网友意见
对生物学物种来说，“与祖先产生生殖隔离的物种”和祖先不再是同一个物种，而是成了新物种。这需要具体问题具体分析。
有些物种的特定个体可以和自己的父母产生生殖隔离，在那物种的繁殖周期很短的场合可以短到“和同一年的祖先出现生殖隔离”；
多细胞生物的常态是数千年、数万年（数百代到数万代不等）都不出现“祖先已经死了”之外的完全生殖隔离（百分之百不进行交配，或者进行交配后百分之百无法产生可育后代），可以预期某些物种数十万、数百万年（数十万代）仍未建立完全的生殖隔离，极少数物种能跨越数千万、数亿年（数百万代）的时间鸿沟——这主要是因为某些棘皮动物在这方面太强了。可以参照：
通过多倍体种化产生的新物种可能在一代内直接建立与祖先的完全生殖隔离，通过杂交种化建立的新物种可能在数代内建立与祖先的完全生殖隔离，这所需的时间可以短于祖先的个体寿命，能实现“不与还在世的祖先交配，或交配不能产生可育后代”。在这些新物种被认定为新物种之前存在的个体（例如第一代、第二代个体）就处于“跟祖先产生了生殖隔离，但还没在分类上分离出去”的状态；如果此时这物种的其余个体全灭，这就实现了“某个时刻，某个物种的全部个体与祖先突然出现生殖隔离”。
- 例如大理石纹鳌虾可能在诞生时立即体现出与祖先（龙纹鳌虾）的生殖隔离，加拉帕戈斯群岛的一些杂交种化产生的鸟在三五年内体现出和祖先的生殖隔离。若是龙纹龙虾在 1995 年灭绝，“大理石纹鳌虾跟龙纹鳌虾不再是同一个物种”的事实可能要延迟几年才会被认识到。
靠染色体大幅替换或重新组合之外的序列变异产生生殖隔离会慢得多，经常存在“你实际上找不到若干年前的祖先来跟它们进行交配实验”的问题，但并不像某个回答认为的那么无意义。
你可以考虑一下：
- 你在保育某种濒危动物，有研究所提供了数十年前冷冻保存的这种动物的精子（真实事件），那些精子可不可能用来与那个物种的现存个体产生可育后代？
- 地层里出土了休眠成千上万年的植物种子，有些业已在实验室里萌发或组织培养为植株（真实事件）。这样的植物能不能和看起来是同一个物种的现存个体产生可育后代？
这就是实际上跨越时间让祖先与现存个体进行交配实验了。
你就生活在进行了这种实验的国度。
- 19 世纪于中国辽宁出土的有千年历史的普兰店古莲子早已在实验室复苏、长成完整植株，和多种中国现代莲产生后代并培育为多个品种。
- 1965 年，武汉植物研究所将普兰店古莲与日本赠送的大贺莲（用千叶县出土的约有 2000 年历史的中国古船上的古莲子培育出的植株及其后代）产生后代“中日友谊莲”，赠予日本；1979 年，日本将“中日友谊莲”的莲子回赠至未保存样本的中国。
- 我国还有许多地方出土过有一两千年历史的古莲子，长成植株后可以和现代莲产生后代，乃至重新野化成大片野生莲。
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