Isolement génétique et évolution

L'émergence d'une nouvelle espèce est un événement important dans évolution. Typiquement, c'est un processus lent où deux populations deviennent progressivement de plus en plus différentes l'une de l'autre jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus se croiser.

Pour que les populations divergent ainsi, elles doivent être génétiquement isolées - en d'autres termes, elles doivent s'accoupler rarement ou jamais.

Sans isolement génétique dans l'évolution, l'accouplement entraînera l'échange de gènes entre les populations et minimisera les différences entre elles afin qu'elles ne divergent pas.

Les populations peuvent devenir génétiquement isolées les unes des autres de plusieurs manières différentes.

Le type d'isolement génétique le plus simple consiste à allopatrie, ou séparation géographique, où deux populations sont séparées par une sorte de barrière physique afin qu'elles soient incapables d'échanger des individus et de s'accoupler.

Si une graine d'une plante est emportée par le vent et se retrouve à des centaines de kilomètres de sa plante mère, par exemple, il trouvera une nouvelle population qui ne peut pas se croiser avec l'ancienne car elle est tout simplement trop éloignée une part. Maintenant, les deux populations peuvent progressivement diverger et évoluer jusqu'à devenir si différentes qu'elles sont des espèces différentes.

L'exemple le plus célèbre est celui des pinsons des îles Galapagos.

Les pinsons ne sont que très rarement capables de traverser d'une île à une autre à cause de l'eau de l'océan, donc les populations sur différentes îles sont en grande partie isolées et ont progressivement évolué en espèce.

Parfois, il n'y a pas d'obstacles physiques à l'accouplement, mais une population peut progressivement se diviser en groupes génétiquement isolés, car les individus sont plus susceptibles de s'accoupler avec leurs proches voisins. Ce genre de processus est appelé spéciation parapatrique.

Un exemple observé est Anthoxanthum odoratum, ou alors herbe de bison. Certaines variétés de graminées sont plus tolérantes que d'autres à la pollution par les métaux lourds et peuvent donc pousser à proximité de mines aux sols pollués.

Bien que ces variétés puissent en théorie se croiser avec l'herbe de bison dans d'autres régions non polluées, en pratique elles ont tendance à se reproduisent exclusivement avec des voisins proches, de sorte que les variétés qui fleurissent près des mines divergent progressivement des autres populations.

Dans spéciation sympatrique, une sous-population devient progressivement isolée génétiquement car elle exploite une nouvelle ressource dans son environnement.

L'exemple le plus courant est la mouche de la pomme. A l'origine, ces mouches ne pondaient leurs œufs que sur les aubépines, mais lorsque les colons américains ont introduit pommiers, les mouches ont commencé à y pondre leurs œufs aussi.

En général, cependant, les femelles de cette espèce aiment pondre leurs œufs sur le même type de fruit sur lequel elles ont grandi, et les mâles semblent préférer les femelles qui aiment leur type de fruit. Ainsi, les mâles et les femelles qui ont grandi sur les aubépines ont tendance à s'accoupler, mais pas avec les mâles et les femelles qui ont grandi sur les pommes.

Au fil du temps, ces préférences ont progressivement conduit à l'émergence de deux sous-populations distinctes qui sont génétiquement différentes l'une de l'autre même si elles partagent le même territoire.

Une fois que deux populations sont génétiquement isolées, elles peuvent diverger par l'un des deux mécanismes suivants: sélection naturelle ou alors dérive génétique. C'est aussi un exemple d'isolement reproductif.

• Sélection naturelle: Les pressions environnementales comme la maladie ou les ressources limitées garantissent que les individus avec certains gènes laissent derrière eux plus de progéniture que d'autres. Par conséquent, ces gènes deviennent plus fréquents dans la population au fil du temps.
• Dérive génétique: Un événement aléatoire comme un ouragan efface des individus de manière non sélective, de sorte que certains gènes deviennent plus communs tandis que d'autres le sont. éliminés - non pas parce que ces gènes sont meilleurs ou pires que les autres, mais parce qu'un événement aléatoire a anéanti les individus les portant.
  

Un exemple courant de dérive génétique est le effet fondateur, où quelques individus se lancent seuls et forment une nouvelle population. Même si les gènes que ces individus portent étaient rares dans l'ancienne population, ils le seront désormais dans la nouvelle.