Isolement de la reproduction: mécanismes et conséquences (avec exemples)

L'isolement reproductif ou l' isolement reproductif englobe différents mécanismes qui entraînent la stérilité entre deux populations. En d'autres termes, le croisement de deux espèces isolées de manière reproductrice ne produit pas de progéniture ou la progéniture n'est pas viable.

L’isolement peut se produire avant la formation du zygote, car les populations ne partagent pas les habitats, car elles ont

Le processus de spéciation - formation de nouvelles espèces - est généralement divisé en trois étapes successives: une phase d'isolement des populations se produit, une divergence de certains caractères ou traits se produit, puis une isolation de la reproduction se produit.

Une fois que le flux de gènes entre ces deux populations a été éliminé, un isolement évolutif se produit.

Mécanismes d'isolement reproductif

Selon le moment où les barrières d'isolement reproducteur agissent, elles peuvent être classées comme pré-zygotiques et post-zygotiques. Le premier acte avant la formation du zygote.

Les barrières prezygotiques incluent tout événement empêchant la copulation entre deux espèces, qu'il s'agisse d'un isolement temporaire, d'un isolement par différenciation d'habitat ou de ressources, d'un isolement par le comportement ou l'éthologie.

Dans cette catégorie figurent également les incompatibilités physiologiques ou mécaniques des organes sexuels des espèces qu’ils essaient de reproduire.

En revanche, les barrières post-zigotiques englobent tous les événements qui empêchent les zygotes hybrides de développer une vie normale, car ils ont une faible efficacité biologique ou une bonne condition physique.

Barrières prezygotiques temporaires

Un exemple d'isolement temporaire se produit chez les insectes du genre Magicicada. Dans ces cigales, il y a une espèce avec un cycle de vie de 13 ans et une autre dont le cycle s'étend jusqu'à 17 ans.

Les images de l'espèce émergent de la terre, tous les 13 ou 17 ans, selon les espèces. Comme il n'y a pas de synchronisation temporelle, il n'y a aucune possibilité d'accouplement entre les deux espèces.

Barrières éthologiques préréotistiques

C'est ce même genre, il y a un isolement prezigotique du type éthologique. Le son produit par chaque espèce lui est propre et ne peut être reconnu par d’autres.

Bien que la rencontre de deux individus de sexes différents se produise, ils ne seront pas reconnus comme partenaires sexuels potentiels.

Barrières prezygotiques mécaniques

L'isolement mécanique est dû à une incompatibilité entre les organes génitaux. Les organes sexuels ressemblent à un mécanisme de verrouillage à clé, où ils doivent être parfaitement ajustés. Au cas où ils ne correspondraient pas, la copulation échouera.

Barrières prezygotiques par différenciation d'habitat

Ce type de barrière survient lorsque deux espèces manifestent une préférence marquée pour une ressource donnée. La barrière est accentuée lorsque les événements de copulation se produisent dans ladite zone.

Par exemple, les salamandres du genre Ambystoma ont des membres qui se reproduisent dans des étangs et ceux-ci ne se croisent pas avec des individus qui se reproduisent dans des cours d'eau.

Barrières post-zigotiques: mortalité, infaisabilité et stérilité des hybrides

Si l'une des barrières pré-zigotiques précédentes échoue, l'hybride peut subir les conséquences de l'isolement reproducteur.

Les zygotes produits par le croisement de deux espèces différentes sont appelés hybrides et peuvent ne pas se développer ou mourir au cours de leur vie.

Rôle de la sélection et de la dérive des gènes

Du point de vue de la génétique, les obstacles à la reproduction peuvent être basés sur: la divergence génétique, l’incompatibilité cytoplasmique ou la divergence cytologique.

Pour que les barrières de reproduction se développent, les forces suivantes doivent être présentes: sélection naturelle et dérive des gènes. Celles-ci agissent lorsque le flux de gènes a été réduit dans deux populations d'une espèce.

Dérive de gène ou de gène

La dérive des gènes est une force évolutive qui définit certains allèles de manière aléatoire, tandis que d'autres - pour les mêmes raisons stochastiques - disparaissent de la population. Ce mécanisme a des effets plus prononcés lorsqu'il agit sur de petites populations (avec peu d'individus).

Lorsque deux populations sont isolées, la dérive des gènes agit de différentes manières: premièrement, la "partie" de la population qui reste isolée constitue un échantillon non aléatoire, c'est-à-dire que les allèles ne sont pas représentés à proportion égale. Ensuite, la fixation et la perte aléatoire d'allèles améliorent la divergence entre les populations.

Sélection naturelle

Pour que le processus de spéciation se poursuive, il est nécessaire que les différences génétiques entre les populations étudiées soient très marquées. La sélection naturelle a un effet important sur le développement de cette divergence si les populations occupent un nouvel environnement.

Un exemple classique illustrant le rôle de la sélection naturelle est la spéciation des mouches des pommes et des punaises. Les populations se séparent car la sélection agit sur leurs préférences lors du choix de la nourriture.

Cette espèce effectue presque toutes les étapes de son cycle de vie à côté de l'arbre dont elle se nourrit. Par conséquent, un groupe de chercheurs s'est demandé si les mouches qui parasitaient les pommiers appartenaient à la même population de mouches à épines.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont appliqué une technique appelée "électrophorèse de protéines" et ont été en mesure de conclure à l'existence de différences statistiquement significatives entre les mouches vivant dans différents arbres.

Cela est dû au fait que les mouches manifestent une préférence importante pour leur type de fruit. En outre, l'accouplement a lieu dans l'arbre, empêchant le flux de gènes avec la population de l'autre fruit.

La sélection sexuelle

La sélection sexuelle fait référence aux personnages impliqués dans le processus d'obtention d'un partenaire. La manière ou les éléments clés qu'un individu utilise pour choisir son partenaire semblent être essentiels pour différencier les populations et servent de barrière.

Les chants des amphibiens sont une caractéristique indispensable du choix du couple et, chez certaines espèces, la fréquence des chants sert de barrière à la reproduction. De même, la coloration joue un rôle fondamental dans l'isolement reproductif d'une certaine classe de poissons.

Conséquences

La conséquence de l'isolement reproductif est la spéciation - formation de nouvelles espèces. Les obstacles à l'isolement de la reproduction surviennent après la séparation de deux populations et évoluent par sélection naturelle ou par dérive de gènes.

À son tour, la spéciation a pour conséquence l'énorme diversité des différentes lignées d'organismes vivants. Chez les taxons possédant une reproduction sexuée, chaque branche de son arbre phylogénétique représente un événement de spéciation, où chaque population a été isolée de manière reproductrice.

Ainsi, la spéciation est considérée comme le pont entre microévolution et macroévolution.

Références