Isolamento genetico ed evoluzione

L'emergere di una nuova specie è un evento importante in Evoluzione. In genere, è un processo lento in cui due popolazioni diventano gradualmente sempre più diverse l'una dall'altra fino a quando non possono più incrociarsi.

Perché le popolazioni divergano in questo modo, devono essere geneticamente isolate, in altre parole, devono accoppiarsi tra loro raramente o mai.

Senza isolamento genetico nell'evoluzione, l'accoppiamento porterà allo scambio di geni tra le popolazioni e minimizzerà le differenze tra loro in modo che non divergano.

Le popolazioni possono isolarsi geneticamente l'una dall'altra in diversi modi.

Il tipo più semplice di isolamento genetico è attraverso allopatria, o separazione geografica, in cui due popolazioni sono separate da una sorta di barriera fisica in modo che non siano in grado di scambiare individui e accoppiarsi.

Se un seme di una pianta viene portato via dal vento e finisce a centinaia di chilometri dalla sua pianta madre, per esempio, troverà una nuova popolazione che non può incrociarsi con la vecchia perché è troppo lontana a parte. Ora le due popolazioni possono gradualmente divergere ed evolvere fino a diventare così diverse da essere specie diverse.

L'esempio più famoso sono i fringuelli delle isole Galapagos.

I fringuelli sono solo molto raramente in grado di attraversare da un'isola all'altra a causa dell'acqua dell'oceano, quindi le popolazioni su isole diverse sono in gran parte isolate e si sono gradualmente evolute in separate specie.

A volte non ci sono barriere fisiche all'accoppiamento, ma una popolazione può gradualmente dividersi in gruppi geneticamente isolati perché gli individui hanno maggiori probabilità di accoppiarsi con i loro vicini più prossimi. Questo tipo di processo è chiamato speciazione parapatrica.

Un esempio osservato è Anthoxanthum odoratum, o erba di bufalo. Alcune varietà di erba sono più tolleranti di altre all'inquinamento da metalli pesanti e quindi possono crescere vicino alle miniere con terreni inquinati.

Sebbene queste varietà potrebbero in teoria incrociarsi con l'erba di bufalo in altre regioni non inquinate, in pratica tendono a allevare esclusivamente con vicini stretti, quindi le varietà che prosperano vicino alle miniere si stanno gradualmente differenziando dalle altre popolazioni.

Nel speciazione simpatrica, una sottopopolazione diventa gradualmente isolata geneticamente perché sta sfruttando una nuova risorsa nel suo ambiente.

L'esempio più comune è il verme della mela. In origine, queste mosche deponevano le uova solo sui biancospini, ma quando i coloni americani introdussero alberi di mele, le mosche cominciarono a deporre le uova anche su queste.

In generale, tuttavia, le femmine di questa specie amano deporre le uova sullo stesso tipo di frutta su cui sono cresciute e i maschi sembrano preferire le femmine a cui piace il loro tipo di frutta. Quindi i maschi e le femmine cresciuti sui biancospini tendono ad accoppiarsi tra loro, ma non con i maschi e le femmine cresciuti sulle mele.

Queste preferenze hanno progressivamente portato nel tempo all'emergere di due distinte sottopopolazioni geneticamente diverse tra loro pur condividendo lo stesso territorio.

Una volta che due popolazioni sono geneticamente isolate, possono divergere attraverso uno dei due meccanismi: selezione naturale o deriva genetica. È anche un esempio di isolamento riproduttivo.

• Selezione naturale: Le pressioni ambientali come le malattie o le risorse limitate assicurano che gli individui con determinati geni lascino più figli di altri. Di conseguenza, questi geni diventano più comuni nella popolazione nel tempo.
• Deriva genetica: Un evento casuale come un uragano spazza via gli individui in modo non selettivo in modo che alcuni geni diventino più comuni mentre altri lo sono. eliminati – non perché quei geni siano migliori o peggiori degli altri, ma perché un evento casuale ha spazzato via gli individui portandoli.
  

Un esempio comune di deriva genetica è il effetto fondatore, dove alcuni individui si mettono in proprio e formano una nuova popolazione. Anche se i geni portatori di questi individui erano rari nella vecchia popolazione, ora saranno comuni nella nuova.