Genetická izolace a evoluce

Vznik nového druhu je důležitou událostí v roce vývoj. Typicky se jedná o pomalý proces, kdy se dvě populace postupně od sebe navzájem stále více liší, dokud se již nemohou navzájem křížit.

Aby se populace takto rozcházely, musí být geneticky izolovány - jinými slovy, musí se navzájem pářit jen zřídka nebo nikdy.

Bez genetická izolace v evoluci páření způsobí výměnu genů mezi populacemi a minimalizuje rozdíly mezi nimi, aby se nerozcházely.

Populace se mohou navzájem geneticky izolovat několika různými způsoby.

Nejjednodušší druh genetické izolace prošel alopatrienebo geografická separace, kdy jsou dvě populace odděleny nějakou fyzickou bariérou, takže nejsou schopny si vyměňovat jednotlivce a spojit se.

Pokud se semeno z rostliny unese větrem a skončí stovky mil od své mateřské rostliny, například najde novou populaci, která se nemůže křížit se starou, protože je příliš daleko odděleně. Nyní se tyto dvě populace mohou postupně rozcházet a vyvíjet, dokud se nestanou tak odlišnými, že jsou odlišnými druhy.

Nejznámějším příkladem jsou pěnkavy na Galapágských ostrovech.

Pěnkavy jsou jen velmi zřídka schopné přecházet z jednoho ostrova na druhý kvůli vodě oceánu, takže populace na různých ostrovech jsou do značné míry izolované a postupně se vyvinuly do samostatných druh.

Někdy neexistují žádné fyzické překážky pro páření, ale populace se může postupně rozdělit na geneticky izolované skupiny, protože u jedinců je větší pravděpodobnost páření se svými blízkými sousedy. Tento druh procesu se nazývá parapatrická speciace.

Jeden pozorovaný příklad je Anthoxanthum odoratumnebo buvolí tráva. Některé odrůdy trávy snášejí znečištění těžkými kovy více než jiné, a proto mohou růst blízko dolů se znečištěnými půdami.

Ačkoli se tyto odrůdy mohly teoreticky křížit s buvolí trávou v jiných neznečištěných oblastech, v praxi to mají tendenci plemeno výhradně s blízkými sousedy, takže odrůdy, které vzkvétají v blízkosti dolů, se postupně liší od ostatních populace.

v sympatrická speciace, subpopulace se postupně stává geneticky izolovanou, protože využívá nový zdroj ve svém prostředí.

Nejběžnějším příkladem je jablečný červ. Původně tyto mouchy kladly vajíčka pouze na hlohy, ale když se představili američtí kolonisté jabloně, mouchy začaly klást vajíčka i na tyto.

Obecně však ženy tohoto druhu rádi kladou vajíčka na stejný druh ovoce, na kterém vyrostly, a zdá se, že muži dávají přednost ženám, které mají rádi svůj druh ovoce. Takže muži a ženy, kteří vyrostli na hlohu, mají tendenci se navzájem pářit, ale ne s muži a ženami, kteří vyrostli na jablkách.

V průběhu doby tyto preference postupně vedly ke vzniku dvou samostatných subpopulací, které se navzájem geneticky liší, přestože sdílejí stejné území.

Jakmile jsou dvě populace geneticky izolované, mohou se rozcházet jedním ze dvou mechanismů: přírodní výběr nebo genetický drift. Je to také příklad reprodukční izolace.

• Přírodní výběr: Tlak na životní prostředí, jako je nemoc nebo omezené zdroje, zajišťuje, že jedinci s určitými geny po sobě zanechají více potomků než ostatní. V důsledku toho se tyto geny v populaci postupem času stávají běžnějšími.
• Genetický drift: Náhodná událost jako hurikán ničí jedince neselektivně, takže některé geny se stávají běžnějšími, zatímco jiné jsou vyloučeno - ne proto, že tyto geny jsou lepší nebo horší než ostatní, ale proto, že jednotlivci zničili náhodnou událost nést je.
  

Jedním z běžných příkladů genetického driftu je zakladatelský efekt, kde několik jednotlivců udeří samo a vytvoří novou populaci. I když geny, které tito jedinci nesou, byly ve staré populaci neobvyklé, v nové budou nyní běžné.