Spéciation allopatrique

Comment se produit la spéciation allopatrique ?

Approfondissons la question de la spéciation allopatrique.

La spéciation allopatrique nécessite un isolement géographique

Lorsqu'une population est géographiquement connectée, son pool génétique estrelativement homogène, ce qui signifie que les fréquences des allèles parmi ses membres sont similaires. Son flux génétique est illimité : les individus peuvent se déplacer dans de nouvelles régions et s'accoupler avec les individus qui s'y trouvent.

Lorsque les populations d'une espèce sont géographiquement isolées, le flux génétique entre les groupes est restreint, et les fréquences des allèles entre les groupes deviennent plus différentes au fil du temps. Suppose que les groupes soient séparés pendant une période assez longue. Dans ce cas, les différences entre leurs allèles deviennent plus importantes en raison des différences de leur environnement (climat, prédation, sources de nourriture et autres facteurs). Finalement, de nouvelles espèces peuvent se former.

La spéciation allopatrique peut se résumer aux étapes suivantes :

1. Les changements géographiques provoquent la séparation d'une population d'une seule espèce en deux groupes ou plus.

2. La séparation physique empêche les deux groupes de se croiser.

3. Les groupes subissent une divergence génétique : chaque groupe développe de nouvelles caractéristiques distinctes basées sur les exigences de leur habitat spécifique ou sur la composition génétique de la population mère.

4. Avec le temps, les groupes évoluent vers l'isolement reproductif : ils deviennent si différents que les membres de chaque groupe ne se croisent plus, même s'ils se trouvent dans le même habitat au même moment.

La figure 1 présente une expérience démontrant la spéciation allopatrique chez ladrosophile (Drosophila pseudoobscura). Une population unique a été divisée en deux : un groupe a été nourri avec des aliments à base d'amidon, tandis que l'autre groupe a été nourri avec des aliments à base de maltose. Au fil du temps, les populations ont divergé. Lorsque les deux groupes ont été mélangés, ils ne se sont plus accouplés avec les autres membres du groupe.

Ce diagramme montre comment la spéciation allopatrique s'est produite lors d'une expérience avec des mouches des fruits.

Nous avons mentionné que les changements géographiques, tels que la formation de vallées et de rivières, peuvent provoquer une spéciation allopatrique. Mais les activités humaines telles que la construction de routes et d'autoroutes et la pollution de l'environnement peuvent déplacer les espèces de leur habitat et provoquer une spéciation allopatrique.

Quels sont les types de spéciation allopatrique ?

Il existe deux types de spéciation allopatrique: la spéciation péripatrique et la spéciation vicariante. Dans cette section, nous discuterons brièvement de chaque type.

La spéciation péripatrique

La spéciation péripatrique- égalementconnue sous le nom de spéciation par effet fondateur - se produit lorsque les membres d'une population s'isolent dans un endroit périphérique à la population principale et établissent une nouvelle population. La nouvelle population aura des allèles sélectionnés au hasard (et non pas parce qu'ils ont produit des traits plus favorables). En même temps, le flux génétique est limité entre la population d'origine et la nouvelle population.

Ainsi, les allèles de la population d'origine peuvent être surreprésentés ou sous-représentés dans la génération suivante de la nouvelle population. Finalement, la nouvelle population aura un patrimoine génétique différent de la population d'origine, ce qui conduira à la formation d'une nouvelle espèce. Ce processus est illustré dans la figure 2 ci-dessous.

Ce diagramme montre comment se produit la spéciation péripatrique. Le flux génétique restreint entre les deux groupes entraîne l'évolution d'une nouvelle espèce

La spéciation vicariante

La spéciationvicariante - égalementconnue sous le nom de spéciation en haltère - se produitlorsqu'une barrière physique, comme une rivière ou une vallée, divise une population d'une seule espèce en deux ou plusieurs groupes isolés sur le plan de la reproduction. Ce processus est illustré dans la figure 3 ci-dessous.

Ce diagramme illustre le processus de spéciation vicariante. Une barrière physique divise une population en deux groupes, où l'isolement reproductif évolue et conduit à la formation de deux espèces distinctes.

Quels sont les exemples de spéciation allopatrique ?

Cette section aborde deux exemples de spéciation allopatrique: les pinsons des Galápagos et les écureuils du Grand Canyon.

Les pinsons de Darwin sur les îles Galápagos

Il existe plus d'une douzaine d'espèces de pinsons sur les îles Galápagos. Si les pinsons sont de taille et de couleur similaires, la forme de leur bec varie. Certains pinsons ont un bec large et émoussé, qui les aide à casser les noix et les graines. D'autres ont un bec long et pointu qui les aide à attraper des insectes (Fig. 4).

Les différentes espèces de pinsons des îles Galápagos sont issues d'une espèce mère qui a commencé à habiter les îles il y a des millions d'années. Les populations de l'espèce mère se sont répandues d'une île inhabitée à l'autre, où elles étaient géographiquement isolées des autres populations. Les différentes populations se sont adaptées à différentes niches écologiques et ont finalement évolué en de nombreuses espèces descendantes.

Une population ancestrale de pinsons a occupé différentes îles inhabitées des Galápagos, formant plus d'une douzaine d'espèces descendantes adaptées à différentes niches écologiques

Écureuils sur le Grand Canyon

Lorsque le Grand Canyon de l'Arizona s'est formé, les membres d'une même population d'écureuils se sont retrouvés séparés géographiquement. Le Grand Canyon a constitué une barrière physique qui a empêché les groupes isolés de se croiser. Finalement, la population d'écureuils a divergé en deux sous-espèces : l'écureuil de Kaibab(Sciurus aberti kaibabensis) qui habite la rive nord et l'écureuil d'Abert(S. a. aberti) qui habite la rive sud (Figures 5-6). En plus de leur habitat, les deux sous-espèces d'écureuils peuvent être différenciées en fonction de caractéristiques telles que la coloration de leur ventre et de leurs membres antérieurs.

Bien qu'elles n'aient pas complètement divergé en de nouvelles espèces, elles sont en bonne voie ; les sous-espèces sont considérées comme étant au premier stade de la spéciation parce que les individus se croisent rarement, et lorsqu'ils le font, ils produisent souvent une progéniture mâle stérile.

Figures 5-6. L'écureuil de Kaibab (à gauche) habite le bord nord tandis que l'écureuil d'Abert (à droite) habite le bord sud du Grand Canyon. À gauche : Grand Canyon NPS, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons. À droite : Sally King, Public domain, via Wikimedia Commons.

La spéciation allopatrique peut-elle se produire chez les plantes ?

La spéciation allopatrique se produit plus souvent chez les animaux que chez les plantes ; en fait, la plupart des plantes subissent un type de spéciation différent : la spéciation sympatrique, où deux groupes de la même espèce vivent dans la même zone géographique mais ne se croisent plus en raison de la formation de barrières reproductives. Nous en parlerons plus en détail dans la section suivante.

Bien que cela ne soit pas courant, il existe des cas où la spéciation allopatrique s'est produite chez les plantes. Un exemple de ce phénomène est la formation des différentes espèces qui composent l'"alliance de l'épine-vinette" hawaïenne.

Exemple de spéciation allopatrique chez les plantes : l'alliance hawaïenne des silverswords

Les silverswords hawaïens sont diverses espèces de plantes (allant de buissons bas à de grands arbustes) qui sont génétiquement similaires, bien qu'elles aient l'air très différentes les unes des autres. Il est prouvé que tous les silverswords d'Hawaï descendent du tarweed(Carlquistia muirii) d'Amérique du Nord. Comme les pinsons des Galápagos, le tarweed a occupé les îles d'Hawaï inhabitées et géologiquement diverses. Le tarweed s'est répandu dans différentes niches écologiques et a formé différentes adaptations, ce qui a conduit à la formation des différentes espèces de silverswords hawaïens.

En raison de la diversité des conditions géologiques d'Hawaï - y compris les variations d'altitude, les précipitations et les conditions du sol - de nombreuses formes de vie sont uniques à Hawaï. Les épinoches ne sont que quelques-unes des 1 100 espèces végétales propres aux îles hawaïennes (figures 7 et 8).

Figure 7-8. Dubautia linearis (à gauche) et Argyroxiphium sandwicense (à droite) sont deux espèces d'épines-vinettes hawaïennes qui semblent morphologiquement différentes mais qui sont génétiquement similaires. Source (gauche) : Forest & Kim Starr, CC BY 3.0 US, via Wikimedia Commons. Source (droite) : Le téléchargeur original était KarlM at English Wikipedia, CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons.

Spéciation allopatrique ou sympatrique : Quelle est la différence ?

Une différence importante entre la spéciation allopatrique et la spéciation sympatrique est que la spéciation allopatrique nécessite une séparation géographique, ce qui n'est pas le cas de la spéciation sympatrique. Au lieu d'une séparation géographique due à l'isolement ou à la formation d'une barrière physique, la spéciation sympatrique nécessite la formation d'une barrière reproductive qui restreindrait le flux génétique même lorsque les membres de la population sont toujours en contact les uns avec les autres. Parmi les exemples de barrières reproductives, on peut citer la polyploïdie, la sélection sexuelle et la différenciation de l'habitat.

De plus, comme nous l'avons déjà mentionné, la spéciation allopatrique se produit plus fréquemment chez les animaux que chez les plantes, tandis que la spéciation sympatrique se produit plus fréquemment chez les plantes que chez les animaux. Cela s'explique par le fait que les plantes peuvent former une polyploïdie et se reproduire de manière asexuée, alors que peu d'animaux peuvent tolérer les changements anatomiques qui accompagnent ces processus.