Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

30.3: Tasas de especiación
TABLA DE
CONTENIDO

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Speciation Rates
 
TRANSCRIPCIÓN

30.3: Speciation Rates

30.3: Tasas de especiación

Overview

Speciation usually occurs over a long evolutionary time scale, during which the species may be isolated or continue to interact. If two emerging species start to interbreed, reproductive barriers may be weak, and gene flow can occur again. At this point, the selection of hybrids across the two populations may either stabilize the newly mixed group into a single population or reinforce the distinction between them as new species. Speciation may occur gradually or rapidly, and in some cases is punctuated between long periods without change followed by rapid rates of speciation.

Reconnection of Populations

In cases of speciation where two or more populations have become isolated for some time, they may reconnect. For example, in long periods of drought or climate change, large lakes can be split into many smaller lakes, isolating the inhabitants. The vast species diversity of African cichlid fish was fueled, in part, by periods of such population fragmentation. When the conditions changed, and fragmented lakes merged again, isolated populations got back into contact.

When reconnection occurs, if pre-zygotic reproductive barriers are weak, individuals from the two different populations may begin to reproduce. If the fitness of the hybrid offspring is higher or unchanged compared to the parents, the populations can integrate and merge. This process is referred to as stability. However, if the hybrid offspring are less fit than non-mixed offspring from the parent populations or pre-zygotic barriers to reproduction are strengthened with time, the two populations will continue to diverge even in sympatry—a process known as reinforcement. In the cichlid fishes, many new lineages and species were likely generated in this way.

Rates of Evolution and Speciation

Species may evolve at different rates depending on generation time, the strength of selection pressures and specific environmental conditions. Usually, change happens slowly, with alterations occurring in small increments over time until a new species emerges that no longer interbreeds with other species. This concept is known as phyletic gradualism. For example, if birds with slightly longer beaks can dig deeper into trees for grubs, the entire population may skew towards longer beaks over time, and eventually, become distinct from their short-beaked relatives.

However, it is also possible for species to change relatively rapidly. This ties into the theory of punctuated equilibrium that states that species may undergo spurts of rapid evolutionary change, followed by long periods of remaining relatively unchanged. Support for the theory comes from the observation that some fossil lineages appear to change little for long periods of time, then show rapid change in the fossil record.

The butterfly genus Heliconius shows strong selection to preserve color pattern due to selection for mimicry, and this generally keeps species stable even in sympatry with closely related sister species. However, rapid speciation can occur in the event of mutation or hybridization which produces a novel “fit” phenotype. Overall evolution and speciation can proceed in various ways and different time scales.

Visión general

La especiación generalmente ocurre a lo largo de una escala de tiempo evolutiva larga, durante la cual la especie puede ser aislada o continuar interactuando. Si dos especies emergentes comienzan a entrecruzarse, las barreras reproductivas pueden ser débiles, y el flujo genético puede ocurrir de nuevo. En este punto, la selección de híbridos en las dos poblaciones puede estabilizar el grupo recién mezclado en una sola población o reforzar la distinción entre ellos como nuevas especies. La especiación puede ocurrir gradual o rápidamente, y en algunos casos se puntua entre largos períodos sin cambios seguido de tasas rápidas de especiación.

Reconexión de las poblaciones

En los casos de especiación en los que dos o más poblaciones se han aislado durante algún tiempo, pueden reconectarse. Por ejemplo, en largos períodos de sequía o cambio climático, los grandes lagos se pueden dividir en muchos lagos más pequeños, aislando a los habitantes. La gran diversidad de especies de peces cíclidos africanos fue alimentada, en parte, por períodos de fragmentación de la población. Cuando las condiciones cambiaron y los lagos fragmentados se fusionaron de nuevo, las poblaciones aisladas volvieron a entrar en contacto.

Cuando se produce la reconexión, si las barreras reproductivas precigóticas son débiles, los individuos de las dos poblaciones diferentes pueden comenzar a reproducirse. Si la aptitud de la descendencia híbrida es mayor o sin cambios en comparación con los padres, las poblaciones pueden integrarse y fusionarse. Este proceso se conoce como estabilidad. Sin embargo, si la descendencia híbrida es menos en forma que la descendencia no mixta de las poblaciones paternas o las barreras precigóticas a la reproducción se fortalecen con el tiempo, las dos poblaciones continuarán divergiendo incluso la simpatía, un proceso conocido como refuerzo. En los peces cíclidos, muchos nuevos linajes y especies probablemente se generaron de esta manera.

Tasas de evolución y especiación

Las especies pueden evolucionar a diferentes velocidades dependiendo del tiempo de generación, la fuerza de las presiones de selección y las condiciones ambientales específicas. Por lo general, el cambio ocurre lentamente, con alteraciones que ocurren en pequeños incrementos con el tiempo hasta que emerge una nueva especie que ya no se entrecruza con otras especies. Este concepto se conoce como gradualismo filético. Por ejemplo, si las aves con picos ligeramente más largos pueden profundizar en los árboles en busca de larvas, toda la población puede sesgar hacia picos más largos con el tiempo, y eventualmente, volverse distinta de sus parientes de pico corto.

Sin embargo, también es posible que las especies cambien relativamente rápido. Esto se relaciona con la teoría del equilibrio puntuado que afirma que las especies pueden sufrir impulsos de rápido cambio evolutivo, seguidos de largos períodos de permanecer relativamente inalterados. El apoyo a la teoría proviene de la observación de que algunos linajes fósiles parecen cambiar poco durante largos períodos de tiempo, y luego muestran un rápido cambio en el registro fósil.

El género de mariposas Heliconius muestra una fuerte selección para preservar el patrón de color debido a la selección para el mimetismo, y esto generalmente mantiene a las especies estables incluso en simpatías con especies hermanas estrechamente relacionadas. Sin embargo, la especiación rápida puede ocurrir en caso de mutación o hibridación que produce un nuevo fenotipo "fit". La evolución general y la especiación pueden proceder de varias maneras y diferentes escalas de tiempo.


Lectura sugerida

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter