Qu'est-ce qui définit une espèce ? Comment savons-nous qu'une espèce se transforme en une autre espèce ? Nous utilisons les espèces pour classer les organismes et, bien qu'il n'existe pas de définition universellement acceptée de ce qui constitue une espèce, celle-ci est généralement basée sur une combinaison de preuves génétiques (par exemple, l'ADN) et morphologiques (par exemple, l'anatomie et la structure).
Dans ce résumé de cours, nous expliquerons les différentes causes de la spéciation, telles que la spéciation vicariante, péripatrique, parapatrique et sympatrique, ainsi que des exemples de méthodes de sélection.
Qu'est-ce qu'une espèce ?
Certains définissent une espèce comme la capacité de s'accoupler et de produire une descendance viable, mais cette définition n'est pas tout à fait exacte, car de nombreuses espèces différentes sont capables de s'accoupler et de produire une descendance viable avec d'autres espèces, appelées hybrides. Ainsi, la définition d'une espèce repose souvent sur des facteurs très spécifiques à chaque cas, avec des règles qui peuvent être valables dans certains cas, mais pas dans d'autres.
La définition courante d'une espèce décrit un groupe d'organismes présentant des caractéristiques morphologiques, physiologiques et comportementales similaires, qui peuvent se reproduire pour produire une progéniture fertile et qui sont isolés des autres espèces sur le plan de la reproduction.
Au fur et à mesure que les différentes populations divergent, elles peuvent s'isoler les unes des autres et devenir génétiquement distinctes. Finalement, ces populations (ou sous-ensembles) peuvent perdre la capacité de se croiser. Nous parlerons alors de spéciation.
Qu'est-ce que la spéciation ?
La spéciation fait référence à l'évolution de nouvelles espèces à partir d'espèces existantes, où les nouvelles espèces sont génétiquement différentes et reproductivement séparées des espèces ancestrales.
La spéciation est à l'origine de l'incroyable diversité de la vie que nous pouvons observer sur Terre aujourd'hui. Cependant, il existe également d'autres facteurs tels que la mutation, la recombinaison génétique et la migration qui contribuent à la diversité des espèces.
La spéciation se produit lorsque des populations d'une espèce évoluent sous l'effet de certains facteurs, pour devenir de nouvelles espèces distinctes.
Il existe quatre « modes » différents de spéciation dans les populations sauvages, que nous développerons ci-dessous :
spéciation vicariante (ou allopatrique) ;
spéciation péripatrique ;
spéciation parapatrique ;
spéciation sympatrique.
Spéciation vicariante
La spéciation vicariante, souvent appelée spéciation allopatrique ou spéciation géographique, se produit lorsque des populations sont divisées en raison de leur isolement géographique. Ce phénomène peut se produire de différentes manières, notamment par la formation de barrières géographiques importantes sur de longues périodes (par exemple, la formation de montagnes ou d'océans) ou par la fragmentation de l'habitat qui entraîne l'arrêt du flux génétique entre les populations. Il en résulte une dérive génétique et un isolement reproductif.
La dérive génétique est un processus évolutif aléatoire qui peut affecter la fréquence des allèles dans une population au fil du temps. Ce processus est principalement influencé par le hasard et peut conduire à une perte ou à une fixation d'allèles dans une population, même en l'absence de pressions sélectives externes. La dérive génétique est particulièrement importante dans les petites populations où elle peut avoir un impact significatif sur la diversité génétique et la composition de la population.
Fig. 1 - Ce diagramme montre comment l'isolement géographique conduit à la spéciation
Des preuves récentes ont permis de diviser le crocodile de Nouvelle-Guinée (Crocodylus novaeguinae) en deux espèces distinctes, en raison d'une spéciation vicariante.
Dans ce cas, les deux espèces sont séparées par les hauts plateaux de la Cordillère Centrale, qui divisent effectivement l'île de Nouvelle-Guinée en deux moitiés, l'une septentrionale et l'autre méridionale. La population méridionale de crocodiles de Nouvelle-Guinée est désormais connue sous le nom de C. halli, tandis que les populations de la moitié septentrionale de l'île continuent d'être connues sous le nom de C. novaeguinae.
Le crocodile marin (C. porosus) est également présent en Nouvelle-Guinée, mais n'est pas soumis à la même spéciation en raison du flux génétique constant entre les populations, car cette espèce se déplace souvent le long de la côte et entre les îles.
Fig. 2 - L'île de Nouvelle-Guinée, avec les plateaux de la Cordillère Centrale qui divisent l'île en deux parties, l'une au nord et l'autre au sud
La spéciation péripatrique
La spéciation péripatrique se produit lorsqu'une population « périphérique » d'une espèce est isolée de la population principale. La principale différence entre la spéciation allopatrique et la spéciation péripatrique est que, dans la spéciation péripatrique, la population périphérique tend à être beaucoup plus petite que la population principale.
Fig. 3 - Nous parlons de spéciation péripatrique lorsqu'un segment de la population est isolé de la population principale
Les scientifiques pensent que le moustique du métro de Londres (Culex molestus) a divergé du moustique commun (C. pipiens), beaucoup plus largement répandu. Le moustique du métro de Londres a une aire de répartition beaucoup plus restreinte (entièrement limitée au réseau ferroviaire souterrain de Londres) que le moustique domestique, dont l'aire de répartition est cosmopolite et s'étend sur une grande partie du globe.
Spéciation centrifuge
L'un des types de spéciation péripatrique proposés est la spéciation centrifuge, selon laquelle les espèces connaissent des périodes d'expansion et de rétrécissement de leur aire de répartition, laissant derrière elles de petites populations isolées.
Fig. 4 - Nous parlons de spéciation centrifuge lorsqu'une espèce subit une expansion et un rétrécissement de son aire de répartition, laissant derrière elle des petites populations isolées qui peuvent diverger pour former des espèces distinctes
La spéciation parapatrique
La spéciation parapatrique se produit lorsque des populations ayant des niches écologiques adjacentes évoluent pour devenir des espèces différentes malgré un contact continu (appelé « zone hybride »). Dans cette « zone hybride », les espèces continueront à avoir un flux génétique (inégal), mais en dehors de cette zone, les espèces seront distinctes.
Fig. 5 - Nous parlons de spéciation parapatrique lorsqu'une population située dans des niches écologiques adjacentes, appelées « clines », diverge pour former des espèces différentes en dépit de contacts continus
Le crocodile américain (C. acutus) et le crocodile de Morelet (C. moreletii) sont deux espèces de crocodiles originaires de la région néotropicale. Bien que les deux espèces aient des niches écologiques différentes (le crocodile de Morelet est plus spécialisé dans les eaux douces et le crocodile américain dans les habitats estuariens et côtiers), il existe le long de la côte orientale de la péninsule du Yucatan une zone hybride qui se chevauche entre les zones côtières et les zones d'eau douce où les deux espèces s'accouplent et produisent une progéniture viable. En dehors de cette zone, les deux espèces sont entièrement distinctes.
Ces zones hybrides peuvent parfois avoir un effet négatif sur les efforts de conservation, car elles peuvent réduire la pureté des populations menacées. C'est le cas du crocodile de Cuba (C. rhombifer) dans le marais de Zapata à Cuba, où l'hybridation avec le crocodile américain représente une menace majeure pour la survie du crocodile de Cuba en tant qu'espèce distincte à l'état sauvage. Des cas comme celui-ci sont généralement le résultat d'activités anthropogéniques réduisant l'aire de répartition d'une espèce à des zones plus petites et plus restreintes.
Le terme anthropogénique fait référence à des facteurs causés par l'homme. Par exemple, la plupart des scientifiques considèrent que la crise climatique actuelle est due à l'homme, et donc anthropogénique.
Spéciation sympatrique
La spéciation sympatrique se produit lorsqu'une nouvelle espèce évolue à partir d'une espèce ancestrale existante tout en occupant la même zone. Dans la spéciation sympatrique, il n'y a pas de barrières géographiques empêchant le flux génétique.
L'un des mécanismes les plus couramment proposés pour expliquer la spéciation sympatrique est le modèle de sélection perturbatrice, qui postule que, dans ces populations, les caractères extrêmes sont sélectionnés au détriment des caractères intermédiaires. Il en résulte une spéciation par le biais de formes divergentes qui ne se reproduisent qu'avec d'autres individus présentant ce trait extrême. Ces traits peuvent être morphologiques, physiologiques ou comportementaux.
Fig. 6 - Nous parlons de spéciation sympatrique lorsqu'une nouvelle espèce émerge d'une espèce existante qui occupe la même zone
Sur l'île de Santa Cruz aux Galápagos, le Géospize à bec moyen (Geospiza fortis) a divergé en deux types de becs distincts. Ces deux types de bec « extrêmes » font l'objet d'une sélection positive, tandis que les types plus intermédiaires font l'objet d'une sélection négative. Avec un peu de temps, cela pourrait aboutir au développement d'une espèce distincte occupant le même habitat.
Tableau 1 : Résumé des types de spéciation
| Type de spéciation | Définition |
| Vicariante / Allopatrique | Se produit lorsqu'une population est divisée en raison de l'isolement géographique. |
| Péripatrique | Se produit lorsqu'une population périphérique d'une espèce est isolée de la population principale. |
| Parapatrique | Se produit lorsque des populations qui ont des niches écologiques adjacentes évoluent pour devenir des espèces différentes en dépit d'un contact continu (appelé zone hybride). |
| Sympatrique | Se produit lorsqu'une nouvelle espèce évolue à partir d'une espèce ancestrale existante tout en occupant la même zone. |
Méthodes de sélection
Il existe plusieurs méthodes de sélection qui peuvent aboutir à une spéciation.
Nous en examinerons trois plus en détail :
Isolement reproductif
L'isolement reproductif est souvent appelé Effet Wallace, dans lequel les populations sont isolées en raison de pressions sélectives. L'incapacité à se reproduire est un facteur important dans cette méthode de sélection, et les populations qui sont encore capables de se reproduire avec succès sont considérées comme ayant un isolement reproductif incomplet.
Les chevaux et les ânes constituent un parfait exemple d'isolement reproductif. Bien qu'ils soient capables de s'accoupler et de produire des descendants, ces derniers ne sont pas viables : ils sont stériles et ne peuvent pas se reproduire.
Les mécanismes d'isolement décrivent les caractéristiques qui empêchent des espèces différentes de se croiser avec succès.
Différentes niches écologiques
Les populations peuvent occuper des niches différentes au sein d'une même zone, ce qui fait que les membres de populations différentes interagissent rarement.
Les insectes pondent généralement leurs œufs dans le type de fruit où ils sont nés ; par conséquent, les individus se spécialisent dans l'alimentation et l'accouplement sur des fruits particuliers au fil du temps. Ce phénomène réduit le flux génétique entre les différents fruits, ce qui les isole sur le plan de la reproduction.
Isolement temporel
Les populations peuvent également être séparées dans le temps. Par exemple, une mutation peut amener certains membres de la population à se reproduire plus tôt dans l'année. À terme, lorsque les saisons de reproduction des différents groupes sont suffisamment éloignées, elles ne se chevauchent plus et les groupes ne peuvent plus se croiser.
Isolement comportemental
Chez de nombreuses espèces, l'accouplement est précédé d'une parade nuptiale. La reconnaissance de la même espèce est un élément crucial de ce processus, car les individus auront le plus de chances de produire une progéniture viable s'ils s'accouplent avec d'autres membres de leur espèce.
Les mutations qui entraînent des changements notables dans l'apparence ou le comportement d'un individu, tels que des changements dans la couleur de ses plumes ou dans le son de son cri d'accouplement, peuvent empêcher d'autres individus de les reconnaître comme des partenaires potentiels et donc d'éviter de se reproduire avec eux.
La sélection écologique
La sélection écologique, également connue sous le nom de sélection asexuée, individuelle ou de survie, se produit lorsque des sous-populations d'une espèce subissent des pressions sélectives très différentes, souvent contrastées, qui alimentent la spéciation. Quelque chose d'apparemment bénin comme les relations prédateur-proie peut entraîner une spéciation écologique. Ces pressions sélectives sont purement basées sur des facteurs écologiques.
Il est important de noter que la sélection écologique n'implique aucune sélection sexuelle, celle-ci étant considérée comme une forme différente de sélection naturelle.
La sélection écologique n'est pas exactement la même chose que la sélection naturelle, bien qu'elles soient étroitement liées.
Qu'est-ce que la sélection naturelle ?
La sélection naturelle se produit lorsque les traits les plus avantageux d'une espèce lui permettent de mieux survivre et de se reproduire, ce qui conduit à une augmentation de leur fréquence dans la population au fil du temps. La sélection naturelle est le résultat d'une interaction complexe entre les traits génétiques, l'environnement et les pressions de sélection.
En résumé, la sélection naturelle est un processus plus large et plus général, tandis que la sélection écologique se concentre spécifiquement sur l'influence de l'environnement sur les traits sélectionnés.
La sélection sexuelle
La sélection sexuelle est une autre méthode de sélection importante qui peut conduire à la spéciation. Dans la sélection sexuelle, la sélection préférentielle des partenaires peut produire des populations différentes et distinctes. Ces traits préférentiels ne sont pas nécessairement bénéfiques. En fait, dans certains cas, la sélection sexuelle peut entraîner la prolifération de traits qui ont un effet négatif sur l'organisme.
Les plumes colorées du paon mâle, qui en font une cible idéale et facile pour les prédateurs, tels que les tigres, en sont un excellent exemple, mais les paons femelles recherchent activement ce trait.
Les causes de la spéciation - Points clés
- La spéciation se produit lorsque des populations d'une espèce, sous l'effet de certains facteurs, évoluent pour devenir de nouvelles espèces distinctes.
- Il existe quatre modes différents de spéciation dans les populations sauvages : allopatrique (ou vicariante), péripatrique, parapatrique et sympatrique.
- Plusieurs méthodes de sélection peuvent aboutir à la spéciation, notamment l'isolement reproductif, la sélection écologique et la sélection sexuelle.
- Il existe de nombreux mécanismes d'isolement qui empêchent le croisement de différentes espèces. Il s'agit par exemple de l'isolement spatial, de l'isolement temporel ou de l'isolement comportemental.
Références
- Fig. 2 : Topographie de la Nouvelle-Guinée (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newguinea_topo.png) par Zamonin. Attribué par CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en).
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