30.3: Wskaźniki specjacji

Przegląd

Specjacja zwykle zachodzi w długiej skali ewolucyjnej, podczas której gatunek może być izolowany lub nadal wchodzić w interakcje. Jeśli dwa nowe gatunki zaczną się krzyżować, bariery reprodukcyjne mogą być słabe i przepływ genów może nastąpić ponownie. Na tym etapie selekcja mieszańców z obu populacji może albo ustabilizować nowo wymieszaną grupę w jedną populację, albo wzmocnić rozróżnienie między nimi jako nowym gatunkiem. Specjacja może zachodzić stopniowo lub szybko, a w niektórych przypadkach jest przerywana pomiędzy długimi okresami bez zmian, po których następują szybkie tempo specjacji.

Ponowne połączenie populacji

W przypadku specjacji, gdy dwie lub więcej populacji zostało odizolowanych na jakiś czas, mogą się ponownie połączyć. Na przykład podczas długich okresów suszy lub zmian klimatycznych duże jeziora mogą zostać podzielone na wiele mniejszych, izolując mieszkańców. Ogromna różnorodność gatunkowa pielęgnic afrykańskich była częściowo napędzana okresami takiej fragmentacji populacji. Kiedy warunki się zmieniły i podzielone jeziora ponownie się połączyły, odizolowane populacje ponownie nawiązały kontakt.

Kiedy nastąpi ponowne połączenie, jeśli przedzygotyczne bariery reprodukcyjne są słabe, osobniki z dwóch różnych populacji mogą zacząć się rozmnażać. Jeśli sprawność potomstwa hybrydy jest wyższa lub niezmieniona w porównaniu z rodzicami, populacje mogą się integrować i łączyć. Proces ten nazywany jest stabilnością. Jeśli jednak potomstwo hybrydy będzie mniej sprawne niż potomstwo niezmieszane z populacji rodzicielskich lub jeśli przedzygotyczne bariery reprodukcyjne ulegną z czasem wzmocnieniu, obie populacje będą nadal się od siebie różnić, nawet jeśli chodzi o sympatię—jest to proces znany jako wzmocnienie. W przypadku pielęgnic prawdopodobnie w ten sposób powstało wiele nowych linii i gatunków.

Tempo ewolucji i specjacji

Gatunki mogą ewoluować w różnym tempie w zależności od czasu pokolenia, siły presji selekcyjnej i specyficznych warunków środowiskowych. Zwykle zmiany zachodzą powoli, stopniowo i stopniowo, aż do pojawienia się nowego gatunku, który nie krzyżuje się już z innymi gatunkami. Koncepcja ta znana jest jako stopniowość filetyczna. Na przykład, jeśli ptakom z nieco dłuższymi dziobami uda się wkopać głębiej w drzewa w poszukiwaniu larw, cała populacja może z czasem przesunąć się w stronę dłuższych dziobów i ostatecznie odróżnić się od swoich krewnych o krótkich dziobach.

Jednak możliwe jest również, że gatunki zmieniają się stosunkowo szybko. Wiąże się to z teorią przerywanej równowagi, która stwierdza, że gatunki mogą podlegać gwałtownym zmianom ewolucyjnym, po których następują długie okresy pozostawania względnie niezmienione. Poparcie dla tej teorii wynika z obserwacji, że niektóre linie genealogiczne kopalnych wydają się niewiele zmieniać przez długie okresy czasu, a następnie wykazują szybkie zmiany w zapisie kopalnym.

Rodzaj motyli Heliconius wykazuje silną selekcję mającą na celu zachowanie wzoru ubarwienia w wyniku selekcji pod kątem mimikry, co ogólnie utrzymuje gatunek stabilny nawet w sympatii z blisko spokrewnionymi gatunkami siostrzanymi. Jednak szybka specjacja może wystąpić w przypadku mutacji lub hybrydyzacji, która wytwarza nowy, “dopasowany” fenotyp. Ogólna ewolucja i specjacja mogą przebiegać na różne sposoby i w różnych skalach czasowych.

Proces specjacji jest przejściem przez długi okres czasu ewolucyjnego, podczas którego oba gatunki nadal wchodzą w interakcje.

Na przykład, po odizolowaniu tych dwóch populacji ryb jeziornych, bariery rozrodcze mogą osłabnąć, a przepływ genów może ponownie wystąpić, łącząc dwie populacje w jedną.

Jeśli potomstwo jest mniej sprawne niż rodzice, obie populacje będą się nadal rozchodzić, w procesie zwanym wzmocnieniem. Jeśli jednak potomstwo jest bardziej sprawne niż rodzice, będzie nadal produkowane, w procesie zwanym stabilnością.

Mechanizmy te, wraz z warunkami środowiskowymi, będą miały wpływ na tempo, w jakim zachodzi specjacja.

Niektóre gatunki ewoluują w małych, stopniowych krokach, jak te dwie populacje ryb, powoli rozwijając różne tajemnicze wzorce lub szybko i pozostają niezmienione przez długi czas.