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L'émergence d'une nouvelle espèce est un événement important dans l'évolution. En règle générale, il s’agit d’un processus lent dans lequel deux populations se différencient de plus en plus jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus se croiser.
Pour que les populations diffèrent de la sorte, elles doivent être génétiquement isolées - en d’autres termes, elles doivent se reproduire rarement ou jamais.
Sans isolement génétique au cours de l'évolution, l'accouplement provoquera l'échange de gènes entre les populations et minimisera les différences entre elles afin qu'elles ne divergent pas.
Les populations peuvent être génétiquement isolées les unes des autres de plusieurs manières différentes.
Allopatrie
Le type le plus simple d’isolement génétique consiste à allopatrie, ou séparation géographique, où deux populations sont séparées par une sorte de barrière physique qui les empêche d'échanger des individus et de s'accoupler.
Si une graine d'une plante se laisse emporter par le vent et se termine à des centaines de kilomètres de sa plante mère, par exemple, elle trouvera une nouvelle population qui ne peut pas se croiser avec l'ancienne parce qu'elle est trop éloignée les unes des autres. Maintenant, les deux populations peuvent progressivement diverger et évoluer jusqu'à devenir si différentes qu'il s'agit d'espèces différentes.
L'exemple le plus célèbre est celui des pinsons des îles Galapagos.
Les pinsons ne sont que très rarement capables de passer d'une île à l'autre à cause de l'eau de mer. Les populations de différentes îles sont donc largement isolées et ont progressivement évolué en espèces distinctes.
Isolement Parapatric
Parfois, il n'y a pas d'obstacle physique à l'accouplement, mais une population peut progressivement se diviser en groupes génétiquement isolés, car les individus sont plus susceptibles de s'accoupler avec leurs voisins proches. Ce genre de processus s'appelle spéciation parapatrique.
Un exemple observé est Anthoxanthum odoratum, ou l'herbe de bison. Certaines variétés de gazon sont plus tolérantes que d'autres à la pollution par les métaux lourds et peuvent donc pousser à proximité de mines où les sols sont pollués.
Bien que ces variétés puissent en théorie se croiser avec l'herbe de bison dans d'autres régions non polluées, elles ont tendance en pratique à se reproduire exclusivement avec des voisins proches, de sorte que les variétés qui fleurissent près des mines s'écartent progressivement des autres populations.
Spéciation Sympatrique
Dans spéciation sympatrique, une sous-population devient progressivement isolée génétiquement car elle exploite une nouvelle ressource dans son environnement.
L'exemple le plus courant est la mouche de la pomme. À l'origine, ces mouches ne pondaient que sur des aubépines, mais lorsque les colons américains ont introduit les pommiers, elles ont également commencé à pondre leurs pommiers.
En général, cependant, les femelles de cette espèce aiment pondre leurs œufs sur le même type de fruit sur lequel elles ont grandi, et les mâles semblent préférer les femelles qui aiment leur type de fruit. Ainsi, les mâles et les femelles qui ont grandi sur l'aubépine ont tendance à s'accoupler les uns avec les autres, mais pas avec les mâles et les femelles qui ont grandi sur des pommes.
Au fil du temps, ces préférences ont progressivement conduit à l'émergence de deux sous-populations distinctes génétiquement différentes l'une de l'autre, même si elles partagent le même territoire.
Mécanismes d'isolement dans l'évolution
Une fois que deux populations sont génétiquement isolées, elles peuvent diverger selon l’un des deux mécanismes suivants: sélection naturelle ou dérive génétique. C'est aussi un exemple d'isolement reproductif.
Un exemple courant de dérive génétique est l’effet fondateur, où quelques individus se débrouillent seuls et forment une nouvelle population. Même si les gènes que ces individus portent étaient inhabituels dans la population ancienne, ils le seront désormais dans la nouvelle.