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30.2:

Formation des espèces

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Formation of Species

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– La spéciation a lieu lorsque 2 espèces ou plus se formentà partir d’une espèce originelleet ne peuvent ensuite plus se croiser. Cela se produit grâce à deux mécanismes principaux :les spéciations allopatrique et sympatrique. Lors de la spéciation allopatrique,si une barrière géographique étendue se crée,comme une chaîne de montagnes,le flux génique entre deux populations peut être empêché. De plus, les conditions environnementales,comme le climat, les ressources ou les prédateurs,peuvent résulter en des pression de sélection différentesentre les populations,et déboucher finalement sur une spéciation. Ce mécanisme peut aussi se produiresi un groupe d’oiseaux d’une même population originellese disperse vers une autre localisation géographiqueet subit la sélection naturelledans son nouvel environnement,mettant fin au flux génique entre les deux populations. Mais les barrières reproductives menant à la spéciationne sont pas nécessairement géographiques. Dans la spéciation sympatrique, la sélection naturellepeut se produire au sein d’une populationet résulter en la formation d’une nouvelle espèce. Par exemple, chez ces plants de maïs,des erreurs chromosomiques aléatoires,durant la division cellulaire,peuvent résulter en des individus ayant trop de chromosomes,que l’on appelle polyploïdes. Ces nouveaux plants de maïsne peuvent à présent plus se reproduirequ’avec d’autres plants de maïs polyploïdes,et non avec l’espèce ancestrale originelle.

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Formation des espèces

La spéciation décrit la formation d’une ou de plusieurs espèces nouvelles à partir d’une ou parfois de plusieurs espèces d’origine. Les espèces qui en résultent sont distinctes des espèces parentales et, en général, il existe des obstacles à la reproduction. Il y a deux mécanismes primaires, la spéciation avec et sans isolement géographique : la spéciation allopatrique et sympatrique, respectivement.

Spéciation allopatrique

Dans la spéciation allopatrique, le flux de gènes entre deux populations d’une même espèce est bloquée par une barrière géographique, comme une chaîne de montagnes ou la fragmentation de l’habitat. C’est ce qu’on appelle la vicariance. Par exemple, une sécheresse peut faire baisser le niveau de l’eau dans un grand lac, laissant deux plans d’eau plus petits dans lesquels les habitants sont séparés les uns des autres.

Une fois isolés, les individus de ces populations peuvent faire face à des pressions externes différentes, telles que le climat, la disponibilité des ressources ou la prédation. Ces différences dans la sélection naturelle combinées à la déviation génétique et à la mutation sur de nombreuses générations de séparation finissent par faire en sorte que les deux populations deviennent des espèces distinctes. Cela a été observé dans les lacs contenant des poissons cichlidés africains, qui présentent un vaste éventail d’espèces, dont beaucoup ont probablement évolué en raison de l’allopatrie.

La dispersion peut également entraîner la spéciation allopatrique. Par exemple, l’espèce parasitaire de l’anémone de mer Edwardsiella lineata vit sur la côte est de l’Amérique du Nord. Elle a une espèce sœur étroitement apparentée, E. carnea, qui habite les océans des côtes suédoises et norvégiennes. La dispersion d’E. lineata, probablement transportées à leur stade larvaire comme des parasites dans les cténophores, a pu conduire à l’établissement d’une nouvelle population sur la côte scandinave. Cette nouvelle population génétiquement isolée a ensuite divergé au fil du temps pour devenir une espèce distincte maintenant connue sous le nom d’ E. carnea.

Spéciation sympatrique

La spéciation peut également se produire sans barrières géographiques. Par exemple, certains lacs de cratères en Islande contiennent de multiples espèces de poissons étroitement apparentées qui ont presque certainement évolué en sympatrie parce que l’isolement géographique est impossible en raison de la forme de leur habitat. Cependant, la spéciation sympatrique est sans doute plus difficile à réaliser. En sympatrie, les espèces membres entrent encore en contact les unes avec les autres et, éventuellement, se rencontrent et échangent des gènes. La recombinaison chromosomique se produirait probablement fréquemment, du moins au début de la séparation, et briserait des groupes de gènes co-adaptés nécessaires à la formation de nouvelles espèces. Bien que moins fréquente que la spéciation allopatrique, il existe des exemples de divergence génétique et de spéciation dans la sympatrie. Les changements sont motivés par des facteurs tels que la différenciation de l’habitat, la sélection sexuelle et la polyploïdie, qui créent des obstacles à l’échange d’informations génétiques.

La spéciation sympatrique peut se produire lorsque des sous-ensembles d’une espèce évoluent pour exploiter différents habitats ou ressources dans une même zone géographique. Par exemple, la sous-espèce du géospize à bec moyen, Geospiza fortis, qui se trouve sur l’île de Santa Cruz dans les Galapagos montrent des signes de divergence génétique basée sur la taille du bec. La morphologie du bec chez cette espèce est conforme à deux idéaux de taille différente, petit et grand, basés sur la taille et la dureté des graines qu’elle s’est spécialisée à consommer (un exemple de différenciation de l’habitat). Cependant, en raison de la sélection naturelle, les oiseaux avec des tailles intermédiaires de bec n’ont pas été choisis parce que leurs taux de survie étaient inférieurs.

De nouvelles espèces peuvent également être créées par le biais de la polyploïdie, un mécanisme relativement commun chez les plantes. Habituellement, cela est dû à des erreurs aléatoires pendant la division cellulaire entraînant des lots supplémentaires de chromosomes. Les hybrides polyploïdes ainsi produits seront probablement incapables de s’accoupler avec les lignées parentales diploïdes, et produisent plutôt une progéniture fertile par autopollinisation ou par l’accouplement avec d’autres hybrides polyploïdes. Par conséquent, une telle spéciation polyploïde peut générer de nouvelles espèces végétales en une seule génération. Les analyses suggèrent que de 47 % à 100 % des espèces de plantes fleuries peuvent être retracées à un événement polyploïde à un moment donné dans leur histoire évolutive.

Suggested Reading

Westerman, Erica L. “Searching for the Genes Driving Assortative Mating.” PLOS Biology 17, no. 2 (February 7, 2019): e3000108. [Source]

Brawand, David, Catherine E. Wagner, Yang I. Li, Milan Malinsky, Irene Keller, Shaohua Fan, Oleg Simakov, et al. “The Genomic Substrate for Adaptive Radiation in African Cichlid Fish.” Nature 513, no. 7518 (September 18, 2014): 375–81. [Source]

Chamberlain, Nicola L., Ryan I. Hill, Durrell D. Kapan, Lawrence E. Gilbert, and Marcus R. Kronforst. “Polymorphic Butterfly Reveals the Missing Link in Ecological Speciation.” Science (New York, N.Y.) 326, no. 5954 (November 6, 2009): 847–50. [Source]

Goulet, Benjamin E., Federico Roda, and Robin Hopkins. “Hybridization in Plants: Old Ideas, New Techniques.” Plant Physiology 173, no. 1 (January 2017): 65–78. [Source]

Wood, Troy E., Naoki Takebayashi, Michael S. Barker, Itay Mayrose, Philip B. Greenspoon, and Loren H. Rieseberg. “The Frequency of Polyploid Speciation in Vascular Plants.” Proceedings of the National Academy of Sciences 106, no. 33 (August 18, 2009): 13875–79. [Source]