Izolarea genetică și evoluția

Apariția unei noi specii este un eveniment important în evoluţie. De obicei, este un proces lent în care două populații devin treptat din ce în ce mai diferite între ele până când nu se mai pot încrucișa.

Pentru ca populațiile să divergă astfel, trebuie să fie izolate genetic - cu alte cuvinte, trebuie să se împerecheze rareori sau niciodată.

Fără izolarea genetică în evoluție, împerecherea va duce la schimbul de gene între populații și la minim diferențele dintre ele, astfel încât acestea să nu divergă.

Populațiile pot deveni izolate genetic unele de altele în mai multe moduri diferite.

Cel mai simplu tip de izolare genetică este prin alopatrie, sau separare geografică, unde două populații sunt separate de un fel de barieră fizică, astfel încât nu pot schimba indivizi și se pot împerechea.

Dacă o sămânță dintr-o plantă este dusă de vânt și ajunge la sute de mile de planta mamă, de exemplu, va găsi o nouă populație care nu se poate încrucișa cu cea veche, deoarece este prea departe în afară. Acum cele două populații pot diverg și evolua treptat până când devin atât de diferite încât sunt specii diferite.

Cel mai faimos exemplu este cintezele din Insulele Galapagos.

Cintezii sunt foarte rar capabili să treacă de la o insulă la alta din cauza apei oceanului, deci populațiile de pe diferite insule sunt în mare parte izolate și au evoluat treptat în separate specii.

Uneori nu există bariere fizice în calea împerecherii, dar o populație se poate împărți treptat în grupuri izolate genetic, deoarece indivizii sunt mai predispuși să se împerecheze cu vecinii lor apropiați. Acest tip de proces se numește speciație parapatrică.

Un exemplu observat este Anthoxanthum odoratum, sau iarba de bivol. Unele soiuri de iarbă sunt mai tolerante la poluarea cu metale grele decât altele și astfel pot crește aproape de minele cu soluri poluate.

Deși, teoretic, aceste soiuri s-ar putea încrucișa cu iarba de bivoli în alte regiuni nepoluate, în practică au tendința rasa exclusiv cu vecini apropiați, astfel încât soiurile care înfloresc în apropierea minelor diferă treptat de altele populații.

În speciație simpatrică, o subpopulație devine treptat izolată genetic, deoarece exploatează o nouă resursă din mediul său.

Cel mai frecvent exemplu este larva de mere. Inițial, aceste muște își depuneau ouăle numai pe păducel, dar când au introdus coloniștii americani Măr, muștele au început să-și depună ouă și pe acestea.

Cu toate acestea, în general, femelelor din această specie le place să depună ouăle pe același tip de fruct pe care au crescut, iar masculii par să prefere femelele cărora le place tipul lor de fructe. Deci, masculii și femelele care au crescut pe păducel tind să se împerecheze între ei, dar nu cu masculii și femelele care au crescut pe mere.

De-a lungul timpului, aceste preferințe au dus treptat la apariția a două subpopulații separate care sunt diferite genetic una de cealaltă, chiar dacă împărtășesc același teritoriu.

Odată ce două populații sunt izolate genetic, ele pot divergen prin unul dintre cele două mecanisme: selecție naturală sau deviere genetică. Este, de asemenea, un exemplu de izolare reproductivă.

• Selecție naturală: Presiunile de mediu, cum ar fi bolile sau resursele limitate, asigură faptul că indivizii cu anumite gene lasă în urmă mai mulți descendenți decât alții. În consecință, acele gene devin mai frecvente în populație în timp.
• Deviere genetică: Un eveniment aleatoriu, precum un uragan, elimină indivizii neselectiv, astfel încât unele gene devin mai frecvente, în timp ce altele sunt eliminate - nu pentru că acele gene sunt mai bune sau mai rele decât celelalte, ci pentru că un eveniment aleatoriu a eliminat indivizii purtându-le.
  

Un exemplu comun de deriva genetică este efect fondator, unde câțiva indivizi se lovesc singuri și formează o nouă populație. Chiar dacă genele pe care le poartă acești indivizi erau mai puțin frecvente în populația veche, acum vor fi comune în noua.