30.1: Cos'è una specie?

Panoramica

Una specie è un gruppo di organismi che si incrociano e producono prole fertile. Tipicamente, gli individui della stessa specie appaiono simili e condividono caratteristiche comuni a causa dei loro genomi altamente simili. Tuttavia, non tutti gli organismi che si assomigliano sono membri della stessa specie. Vari meccanismi mantengono la maggior parte delle specie discrete. Mentre alcuni meccanismi prevengono il comportamento riproduttivo e la fecondazione (isolamento pre-zigotico), altri impediscono la produzione di prole fertile dopo l’accoppiamento (isolamento post-zigotico).

L’aspetto di una specie

Anche se gli individui di una singola specie in genere sembrano molto simili, la variazione nella colorazione o morfologia non è rara. Ad esempio, la lucertola parete comune, Podarcis muralis ha sei polimorfismi distinti che variano dal colore della loro gola e del ventre.

Al contrario, le farfalle monarca e viceré sono due specie geneticamente distinte che appaiono simili, abitano habitat comuni, e sono entrambe sgradevoli per i predatori. Si tratta di una strategia evolutiva nota come mimica di Malleriana: le specie condividono segnali di avvertimento, come il loro aspetto arancione brillante e nero per educare i predatori comuni in modo più efficace della loro tossicità.

Isolamento pre-zigotico

I fenomeni che impediscono l’accoppiamento o la fecondazione sono indicati come meccanismi di isolamento pre-zigotico. L’isolamento geografico e l’isolamento ecologico sono due esempi di barriere ambientali. Nel caso dell’isolamento geografico, due specie di uccelli potrebbero vivere in foreste diverse su entrambi i lati di una catena montuosa impraticabile; l’isolamento ecologico potrebbe essere una specie di insetto che vive esclusivamente sulle cime degli alberi, mentre un altro abita il suolo.

Ci possono essere anche ragioni comportamentali per cui una specie rimane isolata. Esempi sono le differenze nei rituali di accoppiamento o nella comunicazione, come gli uccelli del paradiso, dove i maschi di specie diverse hanno danze nuove per attirare i conspecifici femminili. Nell’isolamento temporale le specie sono tenute separate da diversi tempi di routine quotidiana o stagioni riproduttive. Ad esempio, la rana dalle zampe rosse Rana aurora ha una stagione riproduttiva da gennaio a marzo, ma il suo parente stretto la rana dalle zampe gialle, Rana boylii, nidifica da fine marzo a maggio.

Le caratteristiche fisiche di specie diverse possono isolarli pre-zigoticamente. Gli insetti possono visualizzare una serie di diverse morfologie genitali che significa che possono solo fisicamente accoppiarsi con membri della loro specie, indicato come isolamento meccanico. Infine, la prevenzione della fusione dei gameti è spesso l’ultima barriera pre-zigotica che può essere controllata da meccanismi come la prevenzione della crescita del tubo di polline nelle piante, o l’incapacità di fondersi fisicamente con o penetrare gli strati esterni di una cellula uovo.

Isolamento post-zigotico

Quando gli individui di specie diverse superano l’isolamento pre-zigotico, l’isolamento post-zigotico può impedire alla prole risultante di sopravvivere o riprodursi. In alcuni casi, uno zigote può essere formato, ma l’embrione non è vitale a causa di materiale genetico incompatibile e quindi muore. Questa operazione viene definita inviabilità ibrida.

Tuttavia, alcuni embrioni ibridi possono sopravvivere per raggiungere la fertilità. Ad esempio, cavalli e asini possono essere incrociati per produrre hinnies o muli. Ma poiché cavalli e asini hanno diversi numeri cromosomici (64 e 62, rispettivamente), la loro prole ibrida ha un numero dispari di cromosomi (63) che non possono essere ordinati allo stesso modo in gameti, strappando gli ibridi infertili. Questa barriera post-zigotica si osserva anche nelle croci tra zebre e cavalli o asini croci.

Nei casi in cui gli ibridi possono sopravvivere fino all’età adulta e ai copullati, fattori non genetici possono prevenire la procreazione. Ibridi della specie sorella Drosophila pavani e D. gaucha producono gameti vitali. Tuttavia, gli ibridi non sono in grado di creare prole: lo sperma dei maschi ibridi non può sopravvivere nei recettori dello sperma femminile di entrambe le specie genitori o di un altro ibrido, né lo sperma di nessuna delle due linee genitori è in grado di sopravvivere in una femmina ibrida.

Altri casi di fattori post-zigotici possono influenzare la vitalità degli ibridi. I genomi ibridi contengono materiale di due specie veramente distinte e possono, quindi, ospitare diversi geni e cromosomi che non agiscono armoniosamente nella prole, con conseguenti evidenti costi di fitness. Le piante sono un’eccezione in alcuni casi. Nel complesso, i meccanismi di isolamento pre e post-zigotico fanno sì che la maggior parte delle specie rimanga distinta.