Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

30.3: Taux de spéciation
TABLE DES
MATIÈRES

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Speciation Rates
 
Cette voix off est générée par ordinateur
TRANSCRIPTION

30.3: Speciation Rates

30.3: Taux de spéciation

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.

Aperçu

La spéciation se produit habituellement sur une longue échelle de temps évolutive, au cours de laquelle l’espèce peut être isolée ou continuer à interagir. Si deux espèces émergentes commencent à se reproduire, les barrières de reproduction peuvent être faibles et le flux génétique peut se reproduire. À ce stade, la sélection d’hybrides entre les deux populations peut soit stabiliser le groupe nouvellement mixte en une seule population, soit renforcer la distinction entre eux en tant que nouvelle espèce. La spéciation peut se produire progressivement ou rapidement, et dans certains cas est ponctuée entre de longues périodes sans changement suivies de taux rapides de spéciation.

Reconnexion des populations

Dans les cas de spéciation où deux populations ou plus sont isolées depuis un certain temps, elles peuvent se reconnecter. Par exemple, dans de longues périodes de sécheresse ou de changement climatique, les grands lacs peuvent être divisés en de nombreux lacs plus petits, isolant les habitants. La grande diversité des espèces de poissons cichlidés africains a été alimentée, en partie, par des périodes de fragmentation de cette population. Lorsque les conditions ont changé et que les lacs fragmentés ont fusionné à nouveau, les populations isolées sont revenues en contact.

Lorsque la reconnexion se produit, si les barrières de reproduction prézygotes sont faibles, les individus des deux populations différentes peuvent commencer à se reproduire. Si la condition physique de la progéniture hybride est plus élevée ou inchangée par rapport aux parents, les populations peuvent s’intégrer et fusionner. Ce processus est appelé stabilité. Toutefois, si la progéniture hybride est moins en forme que les descendants non mélangés des populations mères ou si les barrières prézygotes à la reproduction sont renforcées avec le temps, les deux populations continueront de diverger même dans l’sympatrie , un processus connu sous le nom de renforcement. Chez les poissons cichlidés, de nombreuses nouvelles lignées et espèces ont probablement été générées de cette façon.

Taux d’évolution et de spéciation

Les espèces peuvent évoluer à des rythmes différents selon le temps de production, la force des pressions de sélection et des conditions environnementales spécifiques. Habituellement, le changement se produit lentement, avec des altérations se produisant par petites incréments au fil du temps jusqu’à ce qu’une nouvelle espèce émerge qui ne se reproduise plus avec d’autres espèces. Ce concept est connu sous le nom de gradualisme phylétique. Par exemple, si les oiseaux avec des becs légèrement plus longs peuvent creuser plus profondément dans les arbres pour les vers, toute la population peut s’diriger vers des becs plus longs au fil du temps, et éventuellement, se distinguer de leurs parents à bec court.

Cependant, il est également possible que les espèces changent relativement rapidement. Cela s’inscrit dans la théorie de l’équilibre ponctué qui stipule que les espèces peuvent subir des poussées de changement évolutif rapide, suivies de longues périodes de rester relativement inchangé. Le soutien à la théorie vient de l’observation que certaines lignées fossiles semblent changer peu pendant de longues périodes de temps, puis montrent un changement rapide dans les archives fossiles.

Le genre de papillon Heliconius montre une forte sélection pour préserver le motif de couleur en raison de la sélection pour le mimétisme, et cela maintient généralement les espèces stables, même en sympatrie avec des espèces sœurs étroitement apparentées. Cependant, la spéciation rapide peut se produire en cas de mutation ou d’hybridation qui produit un nouveau phénotype « ajustement ». L’évolution et la spéciation globales peuvent se faire de différentes façons et différentes échelles de temps.


Lecture suggérée

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

Waiting X
simple hit counter