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Genética de la especiación

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Genetics of Speciation

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La especiación, la formación evolutiva de nuevas especies se asocia con cambios genéticos en una o más poblaciones. Los cambios genéticos pueden alterar la composición molecular de un organismo, su comportamiento y estructura física, y así crear barreras genéticas que causan la separación de las especies. Por ejemplo, en las especies de las angiospermas genus Petunia, un solo gen codifica el color de la flor. La alteración de ese gen puede imponer una barrera genética. El color de la flor puede determinar que polinizador visita la flor, y esto causa el aislamiento reproductivo de las poblaciones con diferentes colores de flores. Las abejas solitarias polinizan especies con flores purpuras, los colibríes polinizan especies con flores rojas, y los lepidopteros polinizan las flores blancas. Más tarde, diferentes especies de Petunias evolucionaron. Otra barrera genética es la alteración del contenido cromosomático total de un organismo. Por ejemplo, la cruza o hibridización de diferentes especies de plantas Tragopogon llevan a la formación de nuevas especies de Tragopogon. Debido a que las crías híbridas tienen más de dos grupos de cromosomas homólogos, son incapaces de reproducirse con cualquier especie original, a pesar de ser fértiles. Hasta la combinación específica de un genoma de un organismo huésped y los genomas de todos los microbios simbióticos asociados con él pueden imponer barreras genéticas y finalmente causar la especiación. Por ejemplo, en cruzas entre algunas especies de abejas de Nasonia, hasta el 90% de las crías morían durante el desarrollo larval. Los experimentos sugieren que esta letalidad híbrida fue causada por interacciones entre el genoma de las avispas y las comunidades bacteriales residentes, lo que demuestra como las interacciones gen-microbio pueden mantener la separación de especies al prevenir la reproducción. Si bien el rol de la genética en la especiación es un campo activo de investigación, los cambios genéticos que generan genes aislados, composición de genomas, y la interacción de genomas múltiples pueden contribuir a causar el aislamiento reproductivo y la especiación.

30.4:

Genética de la especiación

La especiación es el proceso evolutivo que origina la formación de especies nuevas y distintas, grupos de poblaciones reproductivamente aisladas.

La genética de la especiación implica a los diferentes rasgos o mecanismos de aislamiento que impiden el intercambio de genes, lo que conduce al aislamiento reproductivo. El aislamiento reproductivo puede deberse a barreras reproductivas que tienen efectos antes o después de la formación de un cigoto. Los mecanismos precigóticos impiden que se produzca la fecundación, y los mecanismos postcigóticos reducen la viabilidad, o capacidad reproductiva, de la descendencia híbrida.

Por ejemplo, los mecanismos precigóticos actúan al principio del ciclo de la vida de un organismo, imponiendo el impedimento más fuerte para el flujo genético y previniendo combinaciones de apareamiento desfavorables. Algunas combinaciones de apareamiento producen individuos híbridos. La selección natural puede funcionar contra la producción de híbridos con baja aptitud, aumentando así el aislamiento reproductivo entre dos especies.

Las barreras reproductivas postcigóticas pueden deberse a la inviabilidad intrínseca de los híbridos. Las complicaciones genéticas resultantes de niveles de ploidía aberrantes, de diferentes disposiciones cromosómicas o incompatibilidades genéticas donde los alelos no funcionan adecuadamente contribuyen a composiciones genéticas distintas y a vías de desarrollo alternativas en los híbridos. Estas alteraciones genéticas afectan tanto a las plantas como a los animales, lo que conduce al aislamiento y a la especiación postcigóticos.

La epistasis, o interacciones genéticas no alélicas, es una característica distintiva que contribuye a la especiación. El efecto de una variante genética depende del trasfondo genético en el que aparece. Por ejemplo, un alelo que da lugar a un fenotipo normal en miembros de la misma especie puede funcionar mal en el entorno genético de los híbridos. Esta debilidad híbrida también puede conducir al aislamiento reproductivo y a la especiación.

Suggested Reading

Dagilis, Andrius J., Mark Kirkpatrick, and Daniel I. Bolnick. "The Evolution of Hybrid Fitness during Speciation." PLoS Genetics 15, no. 5 (2019): E1008125. [Source]

Magurran, A. E., R. M. May, Jerry A. Coyne, and H. Allen Orr. "The Evolutionary Genetics of Speciation." Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 353, no. 1366 (1998): 287-305. [Source]

Wade, M. J. "A Gene's Eye View of Epistasis, Selection and Speciation." Journal of Evolutionary Biology 15, no. 3 (2002): 337-46. [Source]