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Quelle est la définition de l'isolement reproductif ?
L'isolement reproductif est l'incapacité des organismes sexuels à se croiser. L'isolement reproductif fait partie intégrante du concept d'espèce biologique.
Le concept d'espèce biologique définit les espèces comme des populations dont les membres se croisent ou peuvent se croiser et produisent une progéniture viable et fertile . Cela signifie que l'isolement reproductif sépare une espèce d'une autre. Les espèces qui ont développé un isolement reproductif ne peuvent pas se reproduire entre elles ou ne peuvent pas produire une progéniture viable (capable de survivre) et fertile (capable de se reproduire).
Il existe des exceptions notables à cette règle. Le fait de pouvoir se croiser avec succès et de produire une progéniture viable n'indique pas toujours que deux animaux appartiennent à la même espèce.
Par exemple, toutes les vraies espèces de crocodiles (genre Crocodylus) sont capables de se croiser et de produire une progéniture hybride viable (c'est-à-dire une progéniture capable de survivre). Ce phénomène est si courant dans la nature qu'il menace en fait les populations d'espèces menacées qui se reproduisent avec des espèces plus communes et diluent leur pureté génétique !
Quels sont les types et quelques exemples de mécanismes d'isolement reproductif ?
Lesmécanismes d'isolement reproductif empêchent le flux génétique entre différentes espèces et limitent le développement d'hybrides, la progéniture de deux espèces différentes.
Un seul mécanisme d'isolement reproductif peut ne pas bloquer complètement le flux génétique, mais une combinaison peut séparer efficacement le patrimoine génétique d'une espèce. Il existe différents types de mécanismes d'isolement reproductif. On peut les regrouper en deux grandes catégories : les barrières pré zygotiques et les barrières postzygotiques.
Flux de gènes : le mouvement des gènes d'une population à une autre.
Pool génétique: l'ensemble des informations génétiques d'une population.
Que sont les barrières prézygotiques ?
Un zygote est un ovule fécondé qui se forme par l'union de deux cellules reproductrices. 'Prézygotique' signifie avant la formation du zygote. Les barrières pré zygotiques sont des mécanismes d'isolement reproductif qui empêchent la formation du zygote.
La section suivante aborde quatre barrières prézygotiques: l'isolement temporel, l'isolement géographique, l'isolement comportemental et la barrière gamétique.
Isolement temporel
De nombreux organismes ne s'accouplent qu'à des périodes spécifiques de l'année. Cela signifie que, pour de nombreux organismes, leurs calendriers de reproduction ne correspondent pas. Les différences entre les calendriers de reproduction sont appelées isolement temporel. L'isolement temporel empêche la reproduction entre les organismes qui ont des calendriers de reproduction différents.
Par exemple, la moufette tachetée de l'Ouest(Spilogale gracilis) et la moufette tachetée de l'Est(S. putorius) ne peuvent pas se croiser parce que la moufette tachetée de l'Ouest se reproduit à l'automne tandis que la moufette tachetée de l'Est se reproduit à la fin de l'hiver.
Isolement géographique
Une population peut être séparée physiquement d'autres populations de la même espèce. Cela signifie que ses membres ne se croisent plus avec la population d'origine. C'est ce qu'on appelle l'isolement géographique. La figure 1 montre comment une population peut être isolée géographiquement à la suite de changements climatiques dans une région montagneuse.
Ce schéma montre comment l'isolement géographique peut se développer dans une population habitant une vallée
Lorsqu'une population est géographiquement isolée, les générations suivantes développent de nouvelles caractéristiques distinctes basées sur les exigences de leur habitat spécifique ou sur la composition génétique de la population mère. Avec le temps, elles deviennent si différentes qu'elles ne se croisent plus avec les autres populations, même si elles se trouvent dans le même habitat au même moment. À ce stade, elles ont développé un isolement reproductif et sont devenues des espèces séparées et distinctes.
Par exemple, les ratites - un groupe composé de divers grands oiseaux incapables de voler (Fig. 2) - se trouvent en Australie, en Amérique du Sud, en Afrique, en Nouvelle-Guinée et en Nouvelle-Zélande, qui sont tous très éloignés les uns des autres. Ces oiseaux incapables de voler remontent à un ancêtre commun qui habitait autrefois le supercontinent Gondwana. Lorsque le Gondwana s'est scindé en différentes masses continentales, les populations de l'espèce ancestrale se sont retrouvées géographiquement isolées, donnant naissance aux différentes espèces de ratites actuelles.
Figure 2. Ce collage montre quatre exemples de ratites (dans le sens des aiguilles d'une montre, en partant du haut à gauche) : Grand rhéa, autruche, émeu et casoar. Source : Bernard DUPONTUser:KoreUser:KadellarDonald Hobern, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Common
Isolement comportemental
Certains organismes utilisent des comportements particuliers pour attirer des partenaires. Par conséquent, lorsque ces comportements sont différents ou absents, la reproduction n'a pas lieu. Ce mécanisme est appelé isolement comportemental.
Par exemple, les lucioles mâles émettent des lumières selon des schémas spécifiques pour attirer les partenaires. Ces motifs sont uniques pour chaque espèce. Si une luciole mâle d'une espèce essaie d'attirer une luciole femelle d'une autre espèce, le motif lumineux utilisé par la luciole mâle ne serait pas familier à la luciole femelle, et ils ne s'accoupleraient pas.
Barrière gamétique
Les gamètes sont des cellules reproductrices. Certains organismes peuvent tenter de s'accoupler mais leurs gamètes ne sont pas compatibles entre eux. Les différences entre les gamètes empêchent la fécondation. Ce mécanisme est appelé barrière gamétique.
Par exemple, les plantes ont des structures dont la longueur et le diamètre varient. L'objectif est d'attirer certains pollinisateurs tout en empêchant un pollinisateur différent d'accéder au pollen. Ces structures uniques empêchent la pollinisation croisée avec d'autres espèces.
Que sont les barrières postzygotiques ?
Postzygotique" signifie après la formation du zygote. Les barrières postzygotiques sont des mécanismes d'isolement reproductif qui empêchent la reproduction après la formation du zygote. Les barrières postzygotiques donnent lieu à une progéniture hybride qui est soit inviable, soit stérile. Dans la section suivante, nous parlerons de l'inviabilité des hybrides et de la stérilité des hybrides.
Inviabilité des hybrides
La viabilité fait référence à la capacité de maintenir la vie. L'inviabilité des hybrides est l'incapacité d'un individu hybride à se maintenir en vie. Dans de nombreux cas, les individus hybrides ne peuvent pas survivre au-delà des stades embryonnaires. S'ils survivent, ils risquent de ne pas devenir des adultes en bonne santé.
Stérilité hybride
Si l'individu hybride est capable de survivre, il est probable qu'il soit stérile. La stérilité hybride est l'incapacité d'un individu hybride à produire une descendance. Un exemple de ce phénomène est le mulet, la progéniture hybride d'un cheval et d'un âne (Fig. 3). Les mules sont stériles ; elles sont incapables de produire leur propre progéniture.
Figure 3. Les mules sont les descendants hybrides stériles de chevaux et d'ânes. Les mules sont incapables de produire leur propre progéniture. Source : w:User : Dario u / User : Dario urruty, Public domain, via Wikimedia Commons.
Comment l'isolement reproductif provoque-t-il la spéciation ?
Le flux génétique se produit entre les populations d'une même espèce, mais pas entre les populations d'espèces différentes. Les membres d'une espèce peuvent se croiser, de sorte que l'espèce dans son ensemble partage un pool génétique commun. En revanche, les membres d'espèces différentes ne se croisent généralement pas. S'ils le font, ils produiront une progéniture inviable ou stérile et seront incapables de transmettre leurs gènes. Cela signifie que la présence ou l'absence de flux génétique permet de distinguer une espèce d'une autre.
Les mécanismes d'isolement reproductif limitent ou empêchent le flux de gènes entre les différentes espèces. Les fréquences alléliques des groupes deviennent alors de plus en plus différentes les unes des autres. Si les groupes ne se croisent pas pendant une longue période, les différences entre leurs allèles s'accentuent en raison des différences dans leur environnement (divers facteurs, notamment le climat, les sources de nourriture et la prédation). Les groupes finissent par diverger génétiquement, formant ainsi de nouvelles espèces.
Ce processus est illustré dans la figure 4 ci-dessous. Une population d'une seule espèce (sarcelle) se divise en deux populations (verte et bleue). Les lignes noires représentent le flux génétique. Comme on peut le voir sur le diagramme, les deux populations s'isolent sur le plan de la reproduction et, avec le temps, elles deviennent deux espèces distinctes.
Ce diagramme illustre comment l'isolement reproductif se produit dans une population
L'isolement reproductif permet de définir les limites de l'espèce en tant que communauté reproductive et en tant que pool génétique, ainsi que de maintenir la cohésion de l'espèce en tant que système génétique. Les barrières reproductives expliquent pourquoi les membres d'une espèce partagent plus de similitudes entre eux qu'avec les membres d'autres espèces.
Isolement reproductif - Principaux enseignements
- L'isolement reproductif est l'incapacité des organismes sexuels à se croiser. Les espèces développent des mécanismes d'isolement reproductif pour éviter de se croiser avec d'autres espèces.
- Les mécanismes d'isolement reproductif limitent ou empêchent le flux de gènes entre les différentes espèces. Les fréquences alléliques des groupes deviennent alors de plus en plus différentes les unes des autres. Finalement, ils deviennent si génétiquement divergents qu'ils ne se croisent plus. À ce stade, ils sont devenus des espèces séparées et distinctes.
- Les différents types de mécanismes d'isolement reproductif peuvent être regroupés en deux grandes catégories : les barrières pré zygotiques et les barrières postzygotiques.
- Lesbarrières pré zygotiques empêchent la formation du zygote. Il s'agit notamment de l'isolement temporel, de l'isolement géographique, de l'isolement comportemental et de la barrière gamétique.
- Les barrièrespostzygotiques empêchent la reproduction après la formation du zygote. Elles entraînent l'inviabilité et la stérilité des hybrides.
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