Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

30.3: Tempo van Soortvorming
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Speciation Rates
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT

30.3: Speciation Rates

30.3: Tempo van Soortvorming

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.

Overzicht

Soortvorming vindt meestal plaats over een lange evolutionaire tijdschaal, gedurende welke de soort kan worden geïsoleerd of blijven interageren. Als twee opkomende soorten beginnen te kruisen, kunnen reproductieve barrières zwak zijn en kan de genstroom opnieuw optreden. Op dit punt kan de selectie van hybriden over de twee populaties de nieuw gemengde groep stabiliseren tot een enkele populatie of het onderscheid tussen hen als nieuwe soort versterken. Soortvorming kan geleidelijk of snel plaatsvinden en wordt in sommige gevallen onderbroken tussen lange perioden zonder verandering gevolgd door snelle soortenvorming.

Herverbinding van populaties

In gevallen van soortvorming waarbij twee of meer populaties enige tijd geïsoleerd zijn geraakt, kunnen ze opnieuw verbinding maken. Bijvoorbeeld, in lange periodes van droogte of klimaatverandering, kunnen grote meren worden opgesplitst in vele kleinere meren, waardoor de bewoners worden geïsoleerd. De enorme soortendiversiteit van Afrikaanse cichliden werd gedeeltelijk gevoed door periodes van dergelijke populatie fragmentatie. Toen de omstandigheden veranderden en gefragmenteerde meren weer samensmolten, kwamen geïsoleerde populaties weer in contact.

Als er opnieuw verbinding wordt gemaakt en de pre-zygotische reproductieve barrières zwak zijn, kunnen individuen uit de twee verschillende populaties beginnen te reproduceren. Als de fitheid van de hybride nakomelingen hoger of ongewijzigd is in vergelijking met de ouders, kunnen de populaties integreren en fuseren. Dit proces wordt stabiliteit genoemd. Als de hybride nakomelingen echter minder fit zijn dan de niet-gemengde nakomelingen van de ouderpopulaties of als de pre-zygotische barrières voor reproductie na verloop van tijd worden versterkt, zullen de twee populaties blijven uiteenlopen, zelfs in sympatrie - een proces dat bekend staat als versterking. Bij de cichliden zijn waarschijnlijk op deze manier veel nieuwe geslachten en soorten ontstaan.

Evolutie en soortvorming

Soorten kunnen zich met verschillende snelheden ontwikkelen, afhankelijk van de generatietijd, de sterkte van de selectiedruk en specifieke omgevingsomstandigheden. GebruikelijkVerandering gebeurt langzaam, met veranderingen die in de loop van de tijd in kleine stappen plaatsvinden totdat een nieuwe soort opduikt die niet langer kruist met andere soorten. Dit concept staat bekend als phyletisch geleidelijkheid. Als vogels met iets langere snavels bijvoorbeeld dieper in bomen kunnen graven voor larven, kan de hele populatie na verloop van tijd scheef gaan staan in de richting van langere snavels en uiteindelijk onderscheiden worden van hun kortsnavelige familieleden.

Het is echter ook mogelijk dat soorten relatief snel veranderen. Dit sluit aan bij de theorie van het onderbroken evenwicht, die stelt dat soorten snelle evolutionaire veranderingen kunnen ondergaan, gevolgd door lange perioden waarin ze relatief onveranderd blijven. Ondersteuning voor de theorie komt van de waarneming dat sommige fossiele afstammingslijnen gedurende lange tijd weinig lijken te veranderen en vervolgens een snelle verandering in het fossielenbestand vertonen.

Het vlindergenus Heliconius vertoont een sterke selectie om het kleurpatroon te behouden vanwege selectie voor mimiek, en dit algemeenly houdt soorten stabiel, zelfs in sympatrie met nauw verwante zustersoorten. Snelle soortvorming kan echter optreden in het geval van mutatie of hybridisatie, wat een nieuw "fit" fenotype oplevert. Algemene evolutie en soortvorming kunnen op verschillende manieren en verschillende tijdschalen verlopen.


Aanbevolen Lectuur

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

Waiting X
simple hit counter