Γενετική απομόνωση και εξέλιξη

Η εμφάνιση ενός νέου είδους είναι ένα σημαντικό γεγονός στο εξέλιξη. Συνήθως, είναι μια αργή διαδικασία όπου δύο πληθυσμοί σταδιακά γίνονται όλο και περισσότερο διαφορετικοί μεταξύ τους, έως ότου δεν μπορούν πλέον να διασταυρωθούν.

Για να αποκλίνουν οι πληθυσμοί έτσι, πρέπει να είναι γενετικά απομονωμένοι - με άλλα λόγια, πρέπει να ζευγαρώνονται μεταξύ τους σπάνια ή ποτέ.

Χωρίς γενετική απομόνωση Στην εξέλιξη, το ζευγάρωμα θα επιφέρει την ανταλλαγή γονιδίων μεταξύ των πληθυσμών και θα ελαχιστοποιήσει τις διαφορές μεταξύ τους, ώστε να μην αποκλίνουν.

Οι πληθυσμοί μπορούν να απομονωθούν γενετικά μεταξύ τους με πολλούς διαφορετικούς τρόπους.

Το απλούστερο είδος γενετικής απομόνωσης είναι μέσω αλλοπατρίαή γεωγραφικό διαχωρισμό, όπου δύο πληθυσμοί χωρίζονται από κάποιο είδος φυσικού φραγμού, ώστε να μην μπορούν να ανταλλάξουν άτομα και να ζευγαρώσουν.

Εάν ένας σπόρος από ένα φυτό παρασύρεται από τον άνεμο και καταλήγει εκατοντάδες μίλια από το μητρικό φυτό του, Για παράδειγμα, θα βρει έναν νέο πληθυσμό που δεν μπορεί να διασταυρωθεί με τον παλιό επειδή είναι πολύ μακριά χώρια. Τώρα οι δύο πληθυσμοί μπορούν σταδιακά να αποκλίνουν και να εξελιχθούν έως ότου γίνουν τόσο διαφορετικοί, είναι διαφορετικά είδη.

Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι τα σπίτια των Νησιών Γκαλαπάγκος.

Οι σπίνοι σπάνια μπορούν να περάσουν από το ένα νησί στο άλλο λόγω του νερού του ωκεανού οι πληθυσμοί σε διαφορετικά νησιά είναι σε μεγάλο βαθμό απομονωμένοι και σταδιακά εξελίχθηκαν σε ξεχωριστά είδος.

Μερικές φορές δεν υπάρχουν φυσικά εμπόδια στο ζευγάρωμα, αλλά ένας πληθυσμός μπορεί σταδιακά να χωριστεί σε γενετικά απομονωμένες ομάδες, επειδή τα άτομα είναι πιο πιθανό να ζευγαρώσουν με τους γείτονές τους. Αυτό το είδος διαδικασίας ονομάζεται παραπατρικός διαλογισμός.

Ένα παρατηρούμενο παράδειγμα είναι Anthoxanthum odoratum, ή χόρτο βουβάλου. Ορισμένες ποικιλίες του γρασιδιού είναι πιο ανεκτικές στη ρύπανση από βαρέα μέταλλα από άλλες και έτσι μπορούν να αναπτυχθούν κοντά σε ορυχεία με μολυσμένα εδάφη.

Αν και αυτές οι ποικιλίες θα μπορούσαν θεωρητικά να διασταυρωθούν με βούβαλους σε άλλες μη μολυσμένες περιοχές, στην πράξη τείνουν αναπαράγονται αποκλειστικά με στενούς γείτονες, έτσι οι ποικιλίες που ανθίζουν κοντά στα ορυχεία αποκλίνουν σταδιακά από άλλες πληθυσμοί.

Σε συμπαθητικός προβληματισμός, ένας υπο-πληθυσμός σταδιακά απομονώνεται γενετικά επειδή εκμεταλλεύεται έναν νέο πόρο στο περιβάλλον του.

Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι το γλυκό μήλου. Αρχικά, αυτές οι μύγες έβαλαν τα αυγά τους μόνο σε καραμέλες, αλλά όταν οι Αμερικανοί άποικοι εισήγαγαν μηλιές, οι μύγες άρχισαν να γεννούν και αυτά.

Σε γενικές γραμμές, ωστόσο, τα θηλυκά αυτού του είδους θέλουν να γεννήσουν τα αυγά τους στο ίδιο είδος φρούτου με το οποίο μεγάλωσαν και τα αρσενικά φαίνεται να προτιμούν τα θηλυκά που τους αρέσουν οι τύποι φρούτων τους. Έτσι, τα αρσενικά και τα θηλυκά που μεγάλωσαν στα hawthorns τείνουν να ζευγαρώσουν μεταξύ τους, αλλά όχι με τα αρσενικά και τα θηλυκά που μεγάλωσαν στα μήλα.

Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι προτιμήσεις οδήγησαν σταδιακά στην εμφάνιση δύο ξεχωριστών υποπληθυσμών που είναι γενετικά διαφορετικοί μεταξύ τους, παρόλο που μοιράζονται την ίδια περιοχή.

Μόλις δύο πληθυσμοί απομονωθούν γενετικά, μπορούν να αποκλίνουν μέσω ενός από τους δύο μηχανισμούς: ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ ή γενετικής παρέκκλισης. Είναι επίσης ένα παράδειγμα αναπαραγωγικής απομόνωσης.

• ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ: Οι περιβαλλοντικές πιέσεις όπως η ασθένεια ή οι περιορισμένοι πόροι διασφαλίζουν ότι τα άτομα με ορισμένα γονίδια αφήνουν πίσω τους περισσότερους απογόνους από άλλους. Κατά συνέπεια, αυτά τα γονίδια γίνονται πιο κοινά στον πληθυσμό με την πάροδο του χρόνου.
• Γενετικής παρέκκλισης: Ένα τυχαίο συμβάν όπως ένας τυφώνας εξαλείφει τα άτομα μη επιλεκτικά, έτσι ώστε ορισμένα γονίδια να γίνονται πιο κοινά ενώ άλλα είναι εξαλείφονται - όχι επειδή αυτά τα γονίδια είναι καλύτερα ή χειρότερα από τα άλλα, αλλά επειδή ένα τυχαίο γεγονός εξάλειψε τα άτομα τα μεταφέρουν.
  

Ένα κοινό παράδειγμα γενετικής μετατόπισης είναι το εφέ ιδρυτή, όπου μερικά άτομα απεργούν μόνα τους και σχηματίζουν νέο πληθυσμό. Ακόμα κι αν τα γονίδια που φέρουν αυτά τα άτομα ήταν ασυνήθιστα στον παλιό πληθυσμό, θα είναι πλέον κοινά στο νέο.