Genetisk isolering och evolution

Framväxten av en ny art är en viktig händelse i Evolution. Vanligtvis är det en långsam process där två populationer gradvis skiljer sig mer och mer från varandra tills de inte längre kan korsa varandra.

För att populationer ska skilja sig så här måste de vara genetiskt isolerade - med andra ord måste de para ihop sällan eller aldrig.

Utan genetisk isolering i evolutionen kommer parning att utbyta gener mellan populationerna och minimera skillnaderna mellan dem så att de inte skiljer sig åt.

Befolkningar kan isoleras genetiskt från varandra på flera olika sätt.

Den enklaste typen av genetisk isolering är genom allopatry, eller geografisk separation, där två befolkningar är åtskilda av någon form av fysisk barriär så att de inte kan utbyta individer och para sig.

Om ett frö från en växt bärs av vinden och hamnar hundratals mil från sin moderväxt, till exempel kommer den att hitta en ny befolkning som inte kan korsa sig med den gamla eftersom de bara är för långt isär. Nu kan de två populationerna gradvis avvika och utvecklas tills de blir så olika att de är olika arter.

Det mest kända exemplet är finkarna på Galapagosöarna.

Finkar kan bara mycket sällan korsa från en ö till en annan på grund av havsvattnet, så befolkningar på olika öar är till stor del isolerade och har gradvis utvecklats till separata arter.

Ibland finns det inga fysiska hinder för parning, men en befolkning kan gradvis delas upp i genetiskt isolerade grupper eftersom individer är mer benägna att para sig med sina nära grannar. Denna typ av process kallas parapatrisk speciering.

Ett observerat exempel är Anthoxanthum odoratum, eller buffelgräs. Vissa gräsvarianter är mer toleranta mot tungmetallföroreningar än andra och kan således växa nära gruvor med förorenad jord.

Även om dessa sorter i teorin skulle kunna krossas med buffelgräs i andra orenade områden, tenderar de i praktiken att föda uteslutande med nära grannar, så sorterna som blomstrar nära gruvor avviker gradvis från andra befolkningar.

I sympatrisk speciering, blir en delpopulation gradvis genetiskt isolerad eftersom den utnyttjar en ny resurs i sin miljö.

Det vanligaste exemplet är äppelmaden. Ursprungligen lade dessa flugor sina ägg endast på hagtornar, men när de amerikanska kolonisterna introducerade äppelträdbörjade flugorna lägga sina ägg på dessa också.

I allmänhet gillar dock kvinnor av denna art att lägga sina ägg på samma typ av frukt som de växte upp på, och män verkar föredra kvinnor som gillar deras typ av frukt. Så män och kvinnor som växte upp på hagtorn brukar para sig med varandra, men inte med män och kvinnor som växte upp på äpplen.

Med tiden har dessa preferenser gradvis lett till uppkomsten av två separata underpopulationer som skiljer sig genetiskt från varandra trots att de delar samma territorium.

När två populationer är genetiskt isolerade kan de avvika genom en av två mekanismer: naturligt urval eller genetisk drift. Det är också ett reproduktivt isoleringsexempel.

• Naturligt urval: Miljötryck som sjukdomar eller begränsade resurser säkerställer att individer med vissa gener lämnar fler avkommor än andra. Följaktligen blir dessa gener vanligare i befolkningen med tiden.
• Genetisk drift: En slumpmässig händelse som en orkan utplånar individer icke-selektivt så att vissa gener blir vanligare medan andra är elimineras - inte för att dessa gener är bättre eller sämre än de andra, utan för att en slumpmässig händelse utplånade individerna bär dem.
  

Ett vanligt exempel på genetisk drift är grundare effekt, där några individer slår ut på egen hand och bildar en ny befolkning. Även om generna som dessa individer bär var ovanliga i den gamla befolkningen kommer de nu att vara vanliga i den nya.