Genetische isolatie en evolutie

De opkomst van een nieuwe soort is een belangrijke gebeurtenis in evolutie. Meestal is het een langzaam proces waarbij twee populaties geleidelijk meer en meer van elkaar gaan verschillen totdat ze niet langer kunnen kruisen.

Om populaties zo te laten divergeren, moeten ze genetisch geïsoleerd zijn - met andere woorden, ze moeten zelden of nooit met elkaar paren.

Zonder genetische isolatie in de evolutie zal paring de uitwisseling van genen tussen de populaties tot stand brengen en de verschillen tussen hen minimaliseren, zodat ze niet uiteenlopen.

Populaties kunnen op verschillende manieren genetisch van elkaar geïsoleerd raken.

De eenvoudigste vorm van genetische isolatie is door middel van: allopatrie, of geografische scheiding, waar twee populaties gescheiden zijn door een soort fysieke barrière, zodat ze niet in staat zijn om individuen uit te wisselen en te paren.

Als een zaadje van een plant door de wind wordt meegesleept en honderden kilometers van zijn moederplant belandt, het zal bijvoorbeeld een nieuwe populatie vinden die niet kan kruisen met de oude omdat ze gewoon te ver weg zijn deel. Nu kunnen de twee populaties geleidelijk divergeren en evolueren totdat ze zo verschillend worden dat ze verschillende soorten zijn.

Het bekendste voorbeeld zijn de vinken van de Galapagos-eilanden.

Vinken kunnen maar heel zelden van het ene eiland naar het andere oversteken vanwege het oceaanwater, dus populaties op verschillende eilanden zijn grotendeels geïsoleerd en zijn geleidelijk geëvolueerd naar afzonderlijke soorten.

Soms zijn er geen fysieke belemmeringen om te paren, maar een populatie kan zich geleidelijk opsplitsen in genetisch geïsoleerde groepen omdat individuen eerder paren met hun naaste buren. Dit soort proces heet parapatrische soortvorming.

Een waargenomen voorbeeld is: Anthoxanthum odoratum, of buffelgras. Sommige grassoorten zijn toleranter voor vervuiling door zware metalen dan andere en kunnen dus dicht bij mijnen met vervuilde grond groeien.

Hoewel deze rassen in theorie zouden kunnen kruisen met buffelgras in andere niet-verontreinigde gebieden, hebben ze in de praktijk de neiging om fokken uitsluitend met naaste buren, dus de variëteiten die in de buurt van mijnen gedijen, wijken geleidelijk af van andere populaties.

In sympatrische soortvorming, wordt een subpopulatie geleidelijk genetisch geïsoleerd omdat ze een nieuwe hulpbron in haar omgeving exploiteert.

Het meest voorkomende voorbeeld is de appelworm. Oorspronkelijk legden deze vliegen hun eieren alleen op meidoorns, maar toen de Amerikaanse kolonisten introduceerden appelbomen, begonnen de vliegen hier ook hun eieren op te leggen.

Over het algemeen leggen vrouwtjes van deze soort hun eieren echter graag op hetzelfde soort fruit als waarmee ze zijn opgegroeid, en mannetjes lijken de voorkeur te geven aan vrouwtjes die van hun soort fruit houden. Dus mannetjes en vrouwtjes die op meidoorns zijn opgegroeid, hebben de neiging om met elkaar te paren, maar niet met mannetjes en vrouwtjes die op appels zijn opgegroeid.

In de loop van de tijd hebben deze voorkeuren geleidelijk geleid tot de opkomst van twee afzonderlijke subpopulaties die genetisch van elkaar verschillen, ook al delen ze hetzelfde territorium.

Zodra twee populaties genetisch geïsoleerd zijn, kunnen ze divergeren via een van de volgende twee mechanismen: natuurlijke selectie of genetische drift. Het is ook een voorbeeld van reproductieve isolatie.

• Natuurlijke selectie: Milieudruk zoals ziekte of beperkte middelen zorgen ervoor dat individuen met bepaalde genen meer nakomelingen achterlaten dan anderen. Bijgevolg komen die genen in de loop van de tijd vaker voor in de populatie.
• Genetische drift: Een willekeurige gebeurtenis, zoals een orkaan, vernietigt individuen niet-selectief, zodat sommige genen vaker voorkomen, terwijl andere dat wel zijn. geëlimineerd - niet omdat die genen beter of slechter zijn dan de andere, maar omdat een willekeurige gebeurtenis de individuen heeft weggevaagd ze dragen.
  

Een veelvoorkomend voorbeeld van genetische drift is de oprichter effect, waar een paar individuen op eigen houtje toeslaan en een nieuwe populatie vormen. Zelfs als de genen die deze individuen dragen ongebruikelijk waren in de oude populatie, zullen ze nu gebruikelijk zijn in de nieuwe.