Ģenētiskā izolācija un evolūcija

Jaunās sugas parādīšanās ir svarīgs notikums evolūcija. Parasti tas ir lēns process, kurā divas populācijas pamazām arvien vairāk atšķiras viena no otras, līdz tās vairs nespēj krustoties.

Lai populācijas šādi atšķirtos, tām ir jābūt ģenētiski izolētām - citiem vārdiem sakot, tām ir jāvērojas pārī reti vai nekad.

Bez ģenētiskā izolācija evolūcijā pārošanās izraisīs gēnu apmaiņu starp populācijām un samazinās atšķirības starp tām, lai tās neatšķirtos.

Populācijas var atšķirties ģenētiski viena no otras dažādos veidos.

Vienkāršākais ģenētiskās izolācijas veids ir cauri alopātrijavai ģeogrāfiskā nošķiršana, kur divas populācijas atdala kāda veida fiziska barjera, tāpēc viņi nespēj apmainīties ar indivīdiem un pāroties.

Ja sēklas no auga aizrauj vējš un tas nonāk simtiem jūdžu attālumā no vecāku auga, piemēram, tā atradīs jaunu populāciju, kas nevar krustoties ar veco, jo viņi vienkārši ir pārāk tālu atsevišķi. Tagad abas populācijas var pakāpeniski atšķirties un attīstīties, līdz tās kļūst tik atšķirīgas, ka tās ir dažādas sugas.

Visslavenākais piemērs ir Galapagu salu žubītes.

Ūdenes tikai ļoti reti spēj pāriet no vienas salas uz otru okeāna ūdens dēļ, tāpēc dažādu salu populācijas lielākoties ir izolētas un pakāpeniski pārtapušas atsevišķās sugas.

Dažreiz pārošanai nav fizisku šķēršļu, taču populācija var pakāpeniski sadalīties ģenētiski izolētās grupās, jo indivīdi biežāk pārojas ar tuvākajiem kaimiņiem. Šāda veida procesu sauc parapatriskā specifikācija.

Viens novērots piemērs ir Anthoxanthum odoratumvai bifeļa zāle. Dažas zāles šķirnes ir izturīgākas pret smago metālu piesārņojumu nekā citas, un tādējādi tās var augt tuvu raktuvēm ar piesārņotu augsni.

Lai gan šīs šķirnes teorētiski varēja krustoties ar bifeļu zāli citos nepiesārņotos reģionos, praksē tās mēdz audzē tikai ar tuviem kaimiņiem, tāpēc šķirnes, kas plaukst mīnu tuvumā, pamazām atšķiras no citām populācijas.

In simpatriska speciācija, apakšpopulācija pakāpeniski kļūst ģenētiski izolēta, jo tā savā vidē izmanto jaunu resursu.

Visizplatītākais piemērs ir ābolu čūska. Sākotnēji šīs mušas dēja olas tikai uz vilkābeleņiem, bet kad amerikāņu kolonisti to ieviesa ābeles, arī uz šīm mušas sāka dēt olas.

Tomēr kopumā šīs sugas mātītes labprāt dēj olas uz tāda paša veida augļiem, uz kurām uzaugušas, un šķiet, ka tēviņi dod priekšroku sievietēm, kurām patīk viņu augļu veids. Tātad tēviņi un mātītes, kas uzauguši uz vilkābeleņiem, mēdz pāroties viens ar otru, bet ne ar tēviņiem un mātītēm, kas uzauguši uz āboliem.

Laika gaitā šīs preferences pakāpeniski ir izraisījušas divas atsevišķas apakšpopulācijas, kas ģenētiski atšķiras viena no otras, kaut arī tām ir viena un tā pati teritorija.

Kad divas populācijas ir ģenētiski izolētas, tās var atšķirties, izmantojot vienu no diviem mehānismiem: dabiskā izlase vai ģenētiskais dreifs. Tas ir arī reproduktīvās izolācijas piemērs.

• Dabiskā izlase: Vides spiediens, piemēram, slimība vai ierobežoti resursi, nodrošina to, ka indivīdi ar noteiktiem gēniem atstāj aiz sevis vairāk pēcnācēju nekā citi. Līdz ar to šie gēni laika gaitā populācijā kļūst arvien izplatītāki.
• Ģenētiskais novirze: Nejaušs notikums, piemēram, viesuļvētra, neselektīvi iznīcina indivīdus, tāpēc daži gēni kļūst izplatītāki, bet citi likvidēts - nevis tāpēc, ka šie gēni ir labāki vai sliktāki par citiem, bet tāpēc, ka nejaušs notikums iznīcināja indivīdus tos nesot.
  

Viens izplatīts ģenētiskās novirzes piemērs ir dibinātāja efekts, kur daži indivīdi izceļas paši un veido jaunu populāciju. Pat ja gēni, ko šie indivīdi nes, vecajā populācijā bija neparasti, tie tagad būs izplatīti jaunajos.