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16.12: Riconnessione e tassi di speciazione - Biologia

16.12: Riconnessione e tassi di speciazione - Biologia


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obiettivi formativi

Alla fine di questa sezione sarai in grado di:

  • Descrivere i percorsi dell'evoluzione delle specie nelle zone ibride
  • Spiegare le due principali teorie sui tassi di speciazione

La speciazione si verifica in un arco di tempo evolutivo, quindi quando sorge una nuova specie, c'è un periodo di transizione durante il quale le specie strettamente correlate continuano a interagire.

Riconnessione

Dopo la speciazione, due specie possono ricombinarsi o addirittura continuare a interagire indefinitamente. I singoli organismi si accoppieranno con qualsiasi individuo vicino con cui sono in grado di riprodursi. Un'area in cui due specie strettamente correlate continuano a interagire e riprodursi, formando ibridi, è chiamata zona ibrida. Nel tempo, la zona ibrida può cambiare a seconda dell'idoneità degli ibridi e delle barriere riproduttive (Figura 1). Se gli ibridi sono meno adatti dei genitori, si verifica un rafforzamento della speciazione e le specie continuano a divergere fino a quando non possono più accoppiarsi e produrre una prole vitale. Se le barriere riproduttive si indeboliscono, si verifica la fusione e le due specie diventano una. Le barriere rimangono le stesse se gli ibridi sono in forma e riproduttivi: può verificarsi stabilità e l'ibridazione continua.

Provalo

Se due specie seguono una dieta diversa ma una delle fonti di cibo viene eliminata ed entrambe le specie sono costrette a mangiare gli stessi alimenti, quale cambiamento è più probabile che avvenga nella zona ibrida?

Gli ibridi possono essere meno in forma dei genitori, più in forma o più o meno uguali. Di solito gli ibridi tendono ad essere meno in forma; pertanto, tale riproduzione diminuisce nel tempo, spingendo le due specie a divergere ulteriormente in un processo chiamato rinforzo. Questo termine è usato perché lo scarso successo degli ibridi rafforza la speciazione originaria. Se gli ibridi sono in forma o più in forma dei genitori, le due specie possono fondersi nuovamente in un'unica specie (Figura). Gli scienziati hanno anche osservato che a volte due specie rimarranno separate ma continueranno anche a interagire per produrre alcuni individui ibridi; questo è classificato come stabilità perché non è in corso alcun cambiamento netto reale.

Vari tassi di speciazione

Scienziati di tutto il mondo studiano la speciazione, documentando osservazioni sia di organismi viventi che di reperti fossili. Man mano che le loro idee prendono forma e la ricerca rivela nuovi dettagli su come si evolve la vita, sviluppano modelli per aiutare a spiegare i tassi di speciazione. In termini di velocità con cui si verifica la speciazione, si osservano attualmente due modelli: modello di speciazione graduale e modello di equilibrio punteggiato.

Nel modello di speciazione graduale, le specie divergono gradualmente nel tempo a piccoli passi. Nel modello dell'equilibrio punteggiato, una nuova specie subisce rapidi cambiamenti rispetto alla specie parentale, per poi rimanere in gran parte invariata per lunghi periodi di tempo dopo (Figura 2). Questo modello di cambiamento precoce è chiamato equilibrio punteggiato, perché inizia con un cambiamento punteggiato o periodico e poi rimane in equilibrio. Mentre l'equilibrio punteggiato suggerisce un ritmo più veloce, non esclude necessariamente il gradualismo.

Provalo

Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

  1. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una piccola popolazione che sperimenta un rapido cambiamento nel suo ambiente.
  2. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una grande popolazione che vive in un clima stabile.
  3. La speciazione graduale è più probabile che si verifichi nelle specie che vivono in un clima stabile.
  4. La speciazione graduale e l'equilibrio punteggiato risultano entrambi nella divergenza delle specie.

Il principale fattore che influenza le variazioni del tasso di speciazione sono le condizioni ambientali. In alcune condizioni, la selezione avviene rapidamente o radicalmente. Consideriamo una specie di lumache che ha vissuto con la stessa forma di base per molte migliaia di anni. Gli strati dei loro fossili sembrerebbero simili per molto tempo. Quando si verifica un cambiamento nell'ambiente, come un calo del livello dell'acqua, un piccolo numero di organismi viene separato dal resto in un breve periodo di tempo, formando essenzialmente una popolazione grande e una piccola. La piccola popolazione affronta nuove condizioni ambientali. Poiché il suo pool genetico è diventato rapidamente così piccolo, qualsiasi variazione che affiora e che aiuti a sopravvivere alle nuove condizioni diventa la forma predominante.

Link all'apprendimento

Visita questo sito per continuare la storia della speciazione delle lumache.

Riepilogo della sezione

La speciazione non è una divisione precisa: la sovrapposizione tra specie strettamente correlate può verificarsi in aree chiamate zone ibride. Gli organismi si riproducono con altri organismi simili. L'idoneità di questi figli ibridi può influenzare il percorso evolutivo delle due specie. Gli scienziati propongono due modelli per il tasso di speciazione: un modello illustra come una specie può cambiare lentamente nel tempo; l'altro modello dimostra come il cambiamento possa avvenire rapidamente da una generazione parentale a una nuova specie. Entrambi i modelli continuano a seguire i modelli della selezione naturale.

Un elemento delle valutazioni aperte è stato escluso da questa versione del testo. Puoi vederlo online qui: pb.libretexts.org/fob2/?p=258

Domande sull'autocontrollo

  1. Se due specie seguono una dieta diversa ma una delle fonti di cibo viene eliminata ed entrambe le specie sono costrette a mangiare gli stessi cibi, quale cambiamento è più probabile che avvenga nella zona ibrida?
  2. Quale delle seguenti affermazioni è falsa?
    1. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una piccola popolazione che sperimenta un rapido cambiamento nel suo ambiente.
    2. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una grande popolazione che vive in un clima stabile.
    3. La speciazione graduale è più probabile che si verifichi nelle specie che vivono in un clima stabile.
    4. La speciazione graduale e l'equilibrio punteggiato determinano entrambi l'evoluzione di nuove specie.
  3. Cosa hanno in comune entrambi i modelli di tasso di speciazione?
  4. Descrivi una situazione in cui la riproduzione ibrida causerebbe la fusione di due specie in una.

Risposte

  1. È più probabile che si verifichi la fusione perché le due specie interagiranno di più e verranno selezionati tratti simili nell'acquisizione del cibo.
  2. B
  3. Entrambi i modelli continuano a conformarsi alle regole della selezione naturale e alle influenze del flusso genico, della deriva genetica e della mutazione.
  4. Se la prole ibrida è in forma o più in forma dei genitori, la riproduzione probabilmente continuerebbe tra entrambe le specie e gli ibridi, portando infine tutti gli organismi sotto l'ombrello di una specie.

Provalo

modello di speciazione graduale: modello che mostra come le specie divergano gradualmente nel tempo a piccoli passi

zona ibrida: area in cui due specie strettamente imparentate continuano ad interagire e riprodursi, formando ibridi

equilibrio punteggiato: modello per la speciazione rapida che può verificarsi quando un evento provoca il taglio di una piccola parte di una popolazione dal resto della popolazione

rinforzo: continua divergenza di speciazione tra due specie correlate a causa della bassa idoneità degli ibridi tra di loro


16.12: Riconnessione e tassi di speciazione - Biologia

In questa sezione, esplorerai le seguenti domande:

  • Quali sono i percorsi dell'evoluzione delle specie nelle zone ibride?
  • Quali sono le due principali teorie sui tassi di speciazione?

Connessione per AP ® Corsi

La speciazione può verificarsi sia gradualmente nel tempo in piccoli passi o in esplosioni di cambiamento note come equilibrio punteggiato. Con un equilibrio punteggiato, una specie può rimanere invariata per lunghi periodi di tempo. Il principale fattore di influenza sui cambiamenti nel tasso di speciazione è il cambiamento ambientale.

Le informazioni presentate e gli esempi evidenziati nella sezione supportano i concetti delineati nella Big Idea 1 dell'AP ® Biology Curriculum Framework. Gli obiettivi di apprendimento AP ® elencati nel Curriculum Framework forniscono una base trasparente per il corso AP ® Biology, un'esperienza di laboratorio basata sull'indagine, attività didattiche e domande d'esame AP ®. Un obiettivo di apprendimento unisce il contenuto richiesto con una o più delle sette pratiche scientifiche.

Grande idea 1 Il processo di evoluzione guida la diversità e l'unità della vita.

Comprensione duratura 1.C La vita continua ad evolversi all'interno di un ambiente che cambia.

Conoscenze Essenziali 1.C.1 Speciazione ed estinzione si sono verificate nel corso della storia della Terra.
Pratica scientifica 5.1 Lo studente può analizzare i dati per identificare modelli o relazioni.
Obiettivo di apprendimento 1.20 Lo studente è in grado di analizzare dati relativi a questioni di speciazione ed estinzione nel corso della storia della Terra.

Le zone ibride forniscono agli scienziati spazi da cui ricercare i fattori che causano l'isolamento riproduttivo e, quindi, la speciazione. I modelli spaziali delle zone ibride rivelano molto su questi fattori e consentono di trarre deduzioni sul numero e sul grado di ostacoli al flusso genico, nonché sul numero e sui tipi di contatti tra le specie.

Potresti voler identificare per gli studenti esempi di zone ibride o incoraggiarli a ricercare le zone per conto proprio. Poni domande agli studenti sul motivo per cui le zone ibride potrebbero essere considerate un “esperimenti naturali” in cui studiare il processo di speciazione. Incoraggiali a confrontare e contrapporre le informazioni che trovano sulle diverse zone ibride. Invitali a considerare quali domande potrebbero porre sulle specie nelle zone e quali informazioni potrebbero aspettarsi di ottenere chiedendo loro.

La speciazione si verifica in un arco di tempo evolutivo, quindi quando sorge una nuova specie, c'è un periodo di transizione durante il quale le specie strettamente correlate continuano a interagire.

Riconnessione

Dopo la speciazione, due specie possono continuare a interagire indefinitamente o addirittura ricombinarsi. I singoli organismi si accoppieranno con qualsiasi individuo vicino con cui sono in grado di riprodursi. Un'area in cui due specie strettamente imparentate continuano a interagire e riprodursi, formando ibridi, è chiamata a zona ibrida. Nel tempo, la zona ibrida può cambiare a seconda dell'idoneità degli ibridi e delle barriere riproduttive ([link]). Se gli ibridi sono meno adatti dei genitori, si verifica un rafforzamento della speciazione e le specie continuano a divergere fino a quando non possono più accoppiarsi e produrre una prole vitale. Se le barriere riproduttive si indeboliscono, si verifica la fusione e le due specie diventano una. Le barriere rimangono le stesse se gli ibridi sono in forma e riproduttivi: può verificarsi stabilità e l'ibridazione continua.

Dopo che si è verificata la speciazione, le due specie separate ma strettamente correlate possono continuare a produrre prole in un'area chiamata zona ibrida. Possono risultare rinforzo, fusione o stabilità, a seconda delle barriere riproduttive e della relativa idoneità degli ibridi.

Gli ibridi possono essere meno in forma dei genitori, più in forma o più o meno uguali. Di solito gli ibridi tendono ad essere meno adatti quindi, tale riproduzione diminuisce nel tempo, spingendo le due specie a divergere ulteriormente in un processo chiamato rinforzo. Questo termine è usato perché lo scarso successo degli ibridi rafforza la speciazione originaria. Se gli ibridi sono adatti o più adatti dei genitori, le due specie possono fondersi nuovamente in un'unica specie ([link]). Gli scienziati hanno anche osservato che a volte due specie rimarranno separate ma continueranno anche a interagire per produrre alcuni individui ibridi, questo è classificato come stabilità perché non sta avvenendo alcun cambiamento netto reale.

Vari tassi di speciazione

Scienziati di tutto il mondo studiano la speciazione, documentando osservazioni sia di organismi viventi che di reperti fossili. Man mano che le loro idee prendono forma e la ricerca rivela nuovi dettagli su come si evolve la vita, sviluppano modelli per aiutare a spiegare i tassi di speciazione. In termini di velocità con cui si verifica la speciazione, si osservano attualmente due modelli: modello di speciazione graduale e modello di equilibrio punteggiato.

Nel modello di speciazione graduale, le specie divergono gradualmente nel tempo a piccoli passi. Nel equilibrio punteggiato modello, una nuova specie subisce rapidi cambiamenti rispetto alla specie parentale, per poi rimanere in gran parte invariata per lunghi periodi di tempo in seguito ([link]). Questo modello di cambiamento precoce è chiamato equilibrio punteggiato, perché inizia con un cambiamento punteggiato o periodico e poi rimane in equilibrio. Mentre l'equilibrio punteggiato suggerisce un ritmo più veloce, non esclude necessariamente il gradualismo.

Il principale fattore che influenza le variazioni del tasso di speciazione sono le condizioni ambientali. In alcune condizioni, la selezione avviene rapidamente o radicalmente. Consideriamo una specie di lumache che ha vissuto con la stessa forma di base per molte migliaia di anni. Gli strati dei loro fossili sembrerebbero simili per molto tempo. Quando si verifica un cambiamento nell'ambiente, come un abbassamento del livello dell'acqua, un piccolo numero di organismi viene separato dal resto in un breve periodo di tempo, formando essenzialmente una popolazione grande e una piccola. La piccola popolazione affronta nuove condizioni ambientali. Poiché il suo pool genetico è diventato rapidamente così piccolo, qualsiasi variazione che affiora e che aiuti a sopravvivere alle nuove condizioni diventa la forma predominante.

Visita questo sito per continuare la storia della speciazione delle lumache.

Riepilogo della sezione

La speciazione non è una divisione precisa: la sovrapposizione tra specie strettamente correlate può verificarsi in aree chiamate zone ibride. Gli organismi si riproducono con altri organismi simili. L'idoneità di questi figli ibridi può influenzare il percorso evolutivo delle due specie. Gli scienziati propongono due modelli per il tasso di speciazione: un modello illustra come una specie può cambiare lentamente nel tempo, l'altro modello dimostra come il cambiamento può avvenire rapidamente da una generazione parentale a una nuova specie. Entrambi i modelli continuano a seguire i modelli della selezione naturale.

Quale termine viene usato per descrivere la continua divergenza delle specie basata sulla bassa fitness della prole ibrida?

Quali componenti della speciazione avrebbero meno probabilità di far parte di un equilibrio punteggiato?

Cosa hanno in comune entrambi i modelli di tasso di speciazione?

Entrambi i modelli continuano a conformarsi alle regole della selezione naturale e alle influenze del flusso genico, della deriva genetica e della mutazione.

Descrivi una situazione in cui la riproduzione ibrida causerebbe la fusione di due specie in una.

Se la prole ibrida è in forma o più in forma dei genitori, la riproduzione probabilmente continuerebbe tra entrambe le specie e gli ibridi, portando infine tutti gli organismi sotto l'ombrello di una specie.


Riconnessione

Riconnessione

Dopo la speciazione, due specie possono continuare a interagire indefinitamente o addirittura ricombinarsi. I singoli organismi si accoppieranno con qualsiasi individuo vicino con cui sono in grado di riprodursi. Un'area in cui due specie strettamente imparentate continuano a interagire e riprodursi, formando ibridi, è chiamata a zona ibrida. Nel tempo, la zona ibrida può cambiare a seconda dell'idoneità degli ibridi e delle barriere riproduttive (Figura 18.24). Se gli ibridi sono meno in forma dei genitori, si verifica un rafforzamento della speciazione e le specie continuano a divergere fino a quando non possono più accoppiarsi e produrre una prole vitale. Se le barriere riproduttive si indeboliscono, si verifica la fusione e le due specie diventano una. Le barriere rimangono le stesse se gli ibridi sono in forma e riproduttivi: può verificarsi stabilità e l'ibridazione continua.

Connessione visiva

  1. stabilità, fusione, rinforzo
  2. speciazione allopatrica, speciazione simpatrica, fusione
  3. evoluzione convergente, evoluzione divergente, nessuna evoluzione
  4. selezione naturale, deriva genetica, flusso genico

Gli ibridi possono essere meno in forma dei genitori, più in forma o più o meno uguali. Di solito gli ibridi tendono ad essere meno adatti quindi, tale riproduzione diminuisce nel tempo, spingendo le due specie a divergere ulteriormente in un processo chiamato rinforzo. Questo termine è usato perché lo scarso successo degli ibridi rafforza la speciazione originaria. Se gli ibridi sono adatti o più adatti dei genitori, le due specie possono fondersi nuovamente in un'unica specie (Figura 18.25). Gli scienziati hanno anche osservato che a volte due specie rimarranno separate ma continueranno anche a interagire per produrre alcuni individui ibridi, questo è classificato come stabilità perché non sta avvenendo alcun cambiamento netto reale.


Speciazione allopatrica

Una popolazione geograficamente continua ha un pool genetico relativamente omogeneo. Il flusso genico, il movimento degli alleli attraverso l'intervallo di una specie di 8217, è relativamente libero perché gli individui possono spostarsi e quindi accoppiarsi con gli individui nella loro nuova posizione. Pertanto, la frequenza di un allele a un'estremità di una distribuzione sarà simile alla frequenza di allele all'altra estremità. Quando le popolazioni diventano geograficamente discontinue, impedisce il libero flusso degli alleli. Quando tale separazione dura per un periodo di tempo, le due popolazioni sono in grado di evolvere lungo traiettorie diverse. Pertanto, le loro frequenze alleliche in numerosi loci genetici diventano gradualmente sempre più diverse man mano che nuovi alleli sorgono indipendentemente dalla mutazione in ciascuna popolazione. Tipicamente, le condizioni ambientali, come il clima, le risorse, i predatori e i concorrenti per le due popolazioni differiranno, facendo sì che la selezione naturale favorisca adattamenti divergenti in ciascun gruppo.

L'isolamento delle popolazioni che porta alla speciazione allopatrica può avvenire in vari modi: un fiume che forma un nuovo ramo, l'erosione che crea una nuova valle, un gruppo di organismi che viaggiano verso una nuova posizione senza la possibilità di tornare, o semi che galleggiano sull'oceano per un'isola. La natura della separazione geografica necessaria per isolare le popolazioni dipende interamente dalla biologia dell'organismo e dal suo potenziale di dispersione. Se due popolazioni di insetti volanti si stabilissero in valli vicine separate, è probabile che gli individui di ciascuna popolazione voleranno avanti e indietro continuando il flusso genico. Tuttavia, se un nuovo lago dividesse due popolazioni di roditori sarebbe improbabile che il flusso genetico continuasse, quindi la speciazione sarebbe più probabile.

I biologi raggruppano i processi allopatrici in due categorie: dispersione e vicarianza. La dispersione è quando alcuni membri di una specie si spostano in una nuova area geografica e la vicarianza è quando si verifica una situazione naturale per dividere fisicamente gli organismi.

Gli scienziati hanno documentato numerosi casi di speciazione allopatrica in atto. Ad esempio, lungo la costa occidentale degli Stati Uniti, esistono due sottospecie separate di gufo maculato. Il gufo maculato settentrionale presenta differenze genetiche e fenotipiche dal suo parente stretto: il gufo maculato messicano, che vive nel sud (Figura 4).

Figura 4: Il gufo maculato settentrionale e il gufo maculato messicano abitano in luoghi geograficamente separati con climi ed ecosistemi diversi. Il gufo è un esempio di speciazione allopatrica. (credito “gufo maculato del nord”: modifica del lavoro di John e Karen Hollingsworth credito “gufo maculato messicano”: modifica del lavoro di Bill Radke)

Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che maggiore è la distanza tra due gruppi che una volta erano la stessa specie, più è probabile che si verifichi la speciazione. Ciò sembra logico perché all'aumentare della distanza, i vari fattori ambientali avrebbero probabilmente meno in comune rispetto a luoghi nelle immediate vicinanze. Considera i due gufi: al nord il clima è più fresco che al sud. I tipi di organismi in ciascun ecosistema differiscono, così come i loro comportamenti e abitudini. Inoltre, le abitudini di caccia e le scelte di prede dei gufi del sud variano rispetto ai gufi del nord. Queste variazioni possono portare a differenze evolute nei gufi e probabilmente si verificherà una speciazione.

Radiazione adattativa

In alcuni casi, una popolazione di una specie si disperde in un'area e ciascuna trova una nicchia distinta o un habitat isolato. Nel tempo, le variegate esigenze dei loro nuovi stili di vita portano a molteplici eventi di speciazione originati da una singola specie. Chiamiamo questa radiazione adattativa perché molti adattamenti si evolvono da un unico punto di origine, facendo sì che la specie si irradi in diversi nuovi. Gli arcipelaghi insulari come le isole Hawaii forniscono un contesto ideale per eventi di radiazione adattativa perché l'acqua circonda ogni isola che porta all'isolamento geografico per molti organismi. Il rampicante hawaiano illustra un esempio di radiazione adattativa. Da un'unica specie, la specie fondatrice, si sono evolute numerose specie, comprese le sei in Figura 5.

Figura 5: Gli uccelli rampicanti illustrano la radiazione adattativa. Da una specie originaria di uccello se ne sono evolute molte altre, ognuna con le proprie caratteristiche distintive.

Notare le differenze nei becchi delle specie in (Figura 5). L'evoluzione in risposta alla selezione naturale basata su specifiche fonti di cibo in ogni nuovo habitat ha portato all'evoluzione di un becco diverso adatto alla specifica fonte di cibo. L'uccello mangiatore di semi ha un becco più spesso e più forte, adatto a rompere noci dure. Gli uccelli nettariferi hanno lunghi becchi da immergere nei fiori per raggiungere il nettare. Gli uccelli mangiatori di insetti hanno becchi simili a spade, adatti per pugnalare e infilzare gli insetti. I fringuelli di Darwin sono un altro esempio di radiazione adattativa in un arcipelago.


95 Riconnessione e tassi di speciazione

Alla fine di questa sezione, sarai in grado di fare quanto segue:

  • Descrivere i percorsi dell'evoluzione delle specie nelle zone ibride
  • Spiegare le due principali teorie sui tassi di speciazione

La speciazione si verifica in un arco di tempo evolutivo, quindi quando sorge una nuova specie, c'è un periodo di transizione durante il quale le specie strettamente correlate continuano a interagire.

Riconnessione

Dopo la speciazione, due specie possono ricombinarsi o addirittura continuare a interagire indefinitamente. I singoli organismi si accoppieranno con qualsiasi individuo vicino con cui sono in grado di riprodursi. Chiamiamo un'area in cui due specie strettamente correlate continuano a interagire e riprodursi, formando ibridi una zona ibrida. Nel tempo, la zona ibrida può cambiare a seconda dell'idoneità degli ibridi e delle barriere riproduttive ((Figura)). Se gli ibridi sono meno in forma dei genitori, si verifica il rinforzo della speciazione e le specie continuano a divergere fino a quando non possono più accoppiarsi e produrre una prole vitale. Se le barriere riproduttive si indeboliscono, si verifica la fusione e le due specie diventano una. Le barriere rimangono le stesse se gli ibridi sono in forma e riproduttivi: può verificarsi stabilità e l'ibridazione continua.


Se due specie seguono una dieta diversa ma una delle fonti di cibo viene eliminata ed entrambe le specie sono costrette a mangiare gli stessi alimenti, quale cambiamento è più probabile che avvenga nella zona ibrida?

Gli ibridi possono essere meno in forma dei genitori, più in forma o più o meno uguali. Di solito gli ibridi tendono ad essere meno adatti, quindi tale riproduzione diminuisce nel tempo, spingendo le due specie a divergere ulteriormente in un processo che chiamiamo rinforzo. Gli scienziati usano questo termine perché lo scarso successo degli ibridi rafforza la speciazione originale. Se gli ibridi sono in forma o più in forma dei genitori, le due specie possono fondersi nuovamente in un'unica specie ((Figura)). Gli scienziati hanno anche osservato che a volte due specie rimarranno separate ma continueranno anche a interagire per produrre alcuni individui. Gli scienziati lo classificano come stabilità perché non sta avvenendo alcun cambiamento netto reale.

Vari tassi di speciazione

Scienziati di tutto il mondo studiano la speciazione, documentando osservazioni sia di organismi viventi che di reperti fossili. Man mano che le loro idee prendono forma e la ricerca rivela nuovi dettagli su come si evolve la vita, sviluppano modelli per aiutare a spiegare i tassi di speciazione. In termini di velocità con cui si verifica la speciazione, possiamo osservare due modelli attuali: modello di speciazione graduale e modello di equilibrio punteggiato.

Nel modello di speciazione graduale, le specie divergono gradualmente nel tempo a piccoli passi. Nel modello dell'equilibrio punteggiato, una nuova specie subisce cambiamenti rapidamente dalla specie parentale, e poi rimane in gran parte invariata per lunghi periodi di tempo dopo ((Figura)). Chiamiamo questo modello di cambiamento precoce equilibrio punteggiato, perché inizia con un cambiamento punteggiato o periodico e poi rimane in equilibrio in seguito. Mentre l'equilibrio punteggiato suggerisce un ritmo più veloce, non esclude necessariamente il gradualismo.


Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

  1. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una piccola popolazione che sperimenta un rapido cambiamento nel suo ambiente.
  2. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una grande popolazione che vive in un clima stabile.
  3. La speciazione graduale è più probabile che si verifichi nelle specie che vivono in un clima stabile.
  4. La speciazione graduale e l'equilibrio punteggiato risultano entrambi nella divergenza delle specie.

Il principale fattore che influenza i cambiamenti nel tasso di speciazione sono le condizioni ambientali. In alcune condizioni, la selezione avviene rapidamente o radicalmente. Consideriamo una specie di lumache che ha vissuto con la stessa forma di base per molte migliaia di anni. Gli strati dei loro fossili sembrerebbero simili per molto tempo. Quando si verifica un cambiamento nell'ambiente, come un calo del livello dell'acqua, un piccolo numero di organismi viene separato dal resto in un breve periodo di tempo, formando essenzialmente una popolazione grande e una piccola. La piccola popolazione affronta nuove condizioni ambientali. Poiché il suo pool genetico è diventato rapidamente così piccolo, qualsiasi variazione che affiora e che aiuti a sopravvivere alle nuove condizioni diventa la forma predominante.

Visita questo sito per continuare la storia della speciazione delle lumache.

Riepilogo della sezione

La speciazione non è una divisione precisa: la sovrapposizione tra specie strettamente correlate può verificarsi in aree chiamate zone ibride. Gli organismi si riproducono con altri organismi simili. L'idoneità di questi figli ibridi può influenzare il percorso evolutivo delle due specie. Gli scienziati propongono due modelli per il tasso di speciazione: un modello illustra come una specie può cambiare lentamente nel tempo. L'altro modello dimostra come il cambiamento possa avvenire rapidamente da una generazione parentale a una nuova specie. Entrambi i modelli continuano a seguire schemi di selezione naturale.

Domande sulla connessione visiva

(Figura) Se due specie seguono una dieta diversa ma una delle fonti di cibo viene eliminata ed entrambe le specie sono costrette a mangiare gli stessi alimenti, quale cambiamento è più probabile che avvenga nella zona ibrida?

(Figura) È più probabile che si verifichi la fusione perché le due specie interagiranno di più e verranno selezionati tratti simili nell'acquisizione del cibo.

(Figura) Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

  1. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una piccola popolazione che sperimenta un rapido cambiamento nel suo ambiente.
  2. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una grande popolazione che vive in un clima stabile.
  3. La speciazione graduale è più probabile che si verifichi nelle specie che vivono in un clima stabile.
  4. La speciazione graduale e l'equilibrio punteggiato determinano entrambi l'evoluzione di nuove specie.

Domande di revisione

Quale termine viene usato per descrivere la continua divergenza delle specie basata sulla bassa fitness della prole ibrida?

Quali componenti della speciazione avrebbero meno probabilità di far parte di un equilibrio punteggiato?

  1. una divisione di popolazioni
  2. un cambiamento delle condizioni ambientali
  3. flusso genico in corso tra tutti gli individui
  4. un gran numero di mutazioni che si verificano contemporaneamente

Domande di pensiero critico

Cosa hanno in comune entrambi i modelli di tasso di speciazione?

Entrambi i modelli continuano a conformarsi alle regole della selezione naturale e alle influenze del flusso genico, della deriva genetica e della mutazione.

Descrivi una situazione in cui la riproduzione ibrida causerebbe la fusione di due specie in una.

Se la prole ibrida è in forma o più in forma dei genitori, la riproduzione probabilmente continuerebbe tra entrambe le specie e gli ibridi, portando infine tutti gli organismi sotto l'ombrello di una specie.

Glossario


Biologia 171

Alla fine di questa sezione, sarai in grado di fare quanto segue:

  • Descrivere i percorsi dell'evoluzione delle specie nelle zone ibride
  • Spiegare le due principali teorie sui tassi di speciazione

La speciazione si verifica in un arco di tempo evolutivo, quindi quando sorge una nuova specie, c'è un periodo di transizione durante il quale le specie strettamente correlate continuano a interagire.

Riconnessione

Dopo la speciazione, due specie possono ricombinarsi o addirittura continuare a interagire indefinitamente. I singoli organismi si accoppieranno con qualsiasi individuo vicino con cui sono in grado di riprodursi. Chiamiamo un'area in cui due specie strettamente correlate continuano a interagire e riprodursi, formando ibridi una zona ibrida. Nel tempo, la zona ibrida può cambiare a seconda dell'idoneità degli ibridi e delle barriere riproduttive ((Figura)). Se gli ibridi sono meno in forma dei genitori, si verifica il rinforzo della speciazione e le specie continuano a divergere fino a quando non possono più accoppiarsi e produrre una prole vitale. Se le barriere riproduttive si indeboliscono, si verifica la fusione e le due specie diventano una. Le barriere rimangono le stesse se gli ibridi sono in forma e riproduttivi: può verificarsi stabilità e l'ibridazione continua.


Se due specie seguono una dieta diversa ma una delle fonti di cibo viene eliminata ed entrambe le specie sono costrette a mangiare gli stessi alimenti, quale cambiamento è più probabile che avvenga nella zona ibrida?

Gli ibridi possono essere meno in forma dei genitori, più in forma o più o meno uguali. Di solito gli ibridi tendono ad essere meno adatti, quindi tale riproduzione diminuisce nel tempo, spingendo le due specie a divergere ulteriormente in un processo che chiamiamo rinforzo. Gli scienziati usano questo termine perché lo scarso successo degli ibridi rafforza la speciazione originale. Se gli ibridi sono in forma o più in forma dei genitori, le due specie possono fondersi nuovamente in un'unica specie ((Figura)). Gli scienziati hanno anche osservato che a volte due specie rimarranno separate ma continueranno anche a interagire per produrre alcuni individui. Gli scienziati lo classificano come stabilità perché non sta avvenendo alcun cambiamento netto reale.

Vari tassi di speciazione

Scienziati di tutto il mondo studiano la speciazione, documentando osservazioni sia di organismi viventi che di reperti fossili. Man mano che le loro idee prendono forma e la ricerca rivela nuovi dettagli su come si evolve la vita, sviluppano modelli per aiutare a spiegare i tassi di speciazione. In termini di velocità con cui si verifica la speciazione, possiamo osservare due modelli attuali: modello di speciazione graduale e modello di equilibrio punteggiato.

Nel modello di speciazione graduale, le specie divergono gradualmente nel tempo a piccoli passi. Nel modello dell'equilibrio punteggiato, una nuova specie subisce cambiamenti rapidamente dalla specie parentale, e poi rimane in gran parte invariata per lunghi periodi di tempo dopo ((Figura)). Chiamiamo questo modello di cambiamento precoce equilibrio punteggiato, perché inizia con un cambiamento punteggiato o periodico e poi rimane in equilibrio in seguito. Mentre l'equilibrio punteggiato suggerisce un ritmo più veloce, non esclude necessariamente il gradualismo.


Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

  1. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una piccola popolazione che sperimenta un rapido cambiamento nel suo ambiente.
  2. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una grande popolazione che vive in un clima stabile.
  3. La speciazione graduale è più probabile che si verifichi nelle specie che vivono in un clima stabile.
  4. La speciazione graduale e l'equilibrio punteggiato risultano entrambi nella divergenza delle specie.

Il principale fattore che influenza i cambiamenti nel tasso di speciazione sono le condizioni ambientali. In alcune condizioni, la selezione avviene rapidamente o radicalmente. Consideriamo una specie di lumache che ha vissuto con la stessa forma di base per molte migliaia di anni. Gli strati dei loro fossili sembrerebbero simili per molto tempo. Quando si verifica un cambiamento nell'ambiente, come un calo del livello dell'acqua, un piccolo numero di organismi viene separato dal resto in un breve periodo di tempo, formando essenzialmente una popolazione grande e una piccola. La piccola popolazione affronta nuove condizioni ambientali. Poiché il suo pool genetico è diventato rapidamente così piccolo, qualsiasi variazione che affiora e che aiuti a sopravvivere alle nuove condizioni diventa la forma predominante.

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Riepilogo della sezione

La speciazione non è una divisione precisa: la sovrapposizione tra specie strettamente correlate può verificarsi in aree chiamate zone ibride. Gli organismi si riproducono con altri organismi simili. L'idoneità di questi figli ibridi può influenzare il percorso evolutivo delle due specie. Gli scienziati propongono due modelli per il tasso di speciazione: un modello illustra come una specie può cambiare lentamente nel tempo. L'altro modello dimostra come il cambiamento possa avvenire rapidamente da una generazione parentale a una nuova specie. Entrambi i modelli continuano a seguire schemi di selezione naturale.

Collegamenti artistici

(Figura) Se due specie seguono una dieta diversa ma una delle fonti di cibo viene eliminata ed entrambe le specie sono costrette a mangiare gli stessi alimenti, quale cambiamento è più probabile che avvenga nella zona ibrida?

(Figura) È più probabile che si verifichi la fusione perché le due specie interagiranno di più e verranno selezionati tratti simili nell'acquisizione del cibo.

(Figura) Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

  1. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una piccola popolazione che sperimenta un rapido cambiamento nel suo ambiente.
  2. È più probabile che l'equilibrio punteggiato si verifichi in una grande popolazione che vive in un clima stabile.
  3. La speciazione graduale è più probabile che si verifichi nelle specie che vivono in un clima stabile.
  4. La speciazione graduale e l'equilibrio punteggiato determinano entrambi l'evoluzione di nuove specie.

Risposta gratuita

Cosa hanno in comune entrambi i modelli di tasso di speciazione?

Entrambi i modelli continuano a conformarsi alle regole della selezione naturale e alle influenze del flusso genico, della deriva genetica e della mutazione.

Descrivi una situazione in cui la riproduzione ibrida causerebbe la fusione di due specie in una.

Se la prole ibrida è in forma o più in forma dei genitori, la riproduzione probabilmente continuerebbe tra entrambe le specie e gli ibridi, portando infine tutti gli organismi sotto l'ombrello di una specie.

Glossario


Introduzione

Le analisi di sequenza molecolare delle popolazioni microbiche rivelano comunemente cluster discreti di diversità di sequenza indicativi di lignaggi strettamente correlati, ma distinti, coesistenti [1]–[9]. A tali gruppi viene talvolta attribuito lo status di specie, specialmente quando si dimostra che sono ecologicamente distinti [6]. Resolving the evolutionary mechanisms that cause the formation and maintenance of these clusters holds the key to understanding the process of speciation in clonally reproducing, asexual microorganisms [10].

In the absence of geographic barriers, speciation depends upon the balance between gene flow holding lineages together and selection pulling them apart [11],[12]. For asexual microorganisms, two primary theoretical models explain the formation of sequence clusters, each tipping the scale in the opposite direction of the recombination-selection balance. The first emphasizes the importance of selection driving ecological specialization. This model predicts that the persistent coexistence of sequence clusters can result from sequential selective sweeps of adaptive mutations to different niches [13]. Persistent “ecotypes” are held together by the cohesive force of genetic drift or periodic selection and kept apart by selection for niche-specific adaptations or against niche-specific maladaptations [13],[14]. This model can incorporate low levels of gene flow of universally adaptive genetic material without limiting the effects of periodic selection differentially occurring in the ecotypes [15]. Ecological differentiation, correlated with decreased recombination, has been observed using multilocus sequence markers [6] and recently through whole genome analysis in Escherichia coli strains that have evolved to inhabit different environments [16].

A second model relies on barriers to recombination in the absence of selection to explain persistent sequence clusters [17]. It demonstrates that clusters will form if the effects of recombination are lower than mutation. In this neutral model, when recombination is greater than mutation, recombination plays a cohesive role that is strong enough to prevent the formation of persistent independent clusters of sequences, unless there is a significant physical barrier to gene flow between them [17]–[19]. For microorganisms, many such barriers can be hypothesized [20]. The most often mentioned and broadly distributed among microbial taxa is caused by mismatch repair recognition [21], which reduces the frequency of homologous recombination (HR) between divergent sequences. This type of barrier has been shown to lead to the formation of persistent diverging and independent clusters of sequences by allowing recombination within but not between groups that diverge through genetic drift [17],[22].

Whether recombination barriers or selection play the primary role in driving divergence of sequence clusters and whether the balance between these processes results in the maintenance of independent species in microorganisms is a controversial topic [16],[23],[24]. Molti batteri e Archea exhibit significant rates of HR and other forms of horizontal gene flow [25]–[28]. However, for each of the known mechanisms of horizontal transfer (transduction, transformation, and conjugation) only a small region of the chromosome may be transferred with each event. Whether this level of recombination among coexisting strains is strong enough to overcome ecological specialization and periodic selection and how the balance between recombination and selection will affect the topology of speciation across the chromosome in microorganisms is only beginning to emerge with the advent of whole genome sequencing [16],[29].

To examine the mechanisms of divergence and maintenance of independent species in Archea, we sequenced the complete genomes of 12 strains of the thermoacidophilic Archaeon Sulfolobus islandicus from a single hot spring from the Mutnovsky Volcano region in Kamchatka, Russia. This location was selected because the S. islandese population from the Mutnovsky volcano has been shown to be geographically isolated [30],[31], thus allowing us to investigate evolutionary processes occurring within well-defined geographic boundaries.


Topics

Understanding Evolution

Charles Darwin and Natural Selection

Processes and Patterns of Evolution

Misconceptions of Evolution

Understanding Evolution Summary

Formazione di nuove specie

Specie e capacità di riproduzione

Summarizing Formation of New Species

Reconnection and Rates of Speciation

Vari tassi di speciazione

Summarizing Reconnection and Rates of Speciation

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16.12: Reconnection and Rates of Speciation - Biology

Evolution is the process of adaptation through mutation which allows more desirable characteristics to be passed to the next generation. Over time, organisms evolve more characteristics that are beneficial to their survival. For living organisms to adapt and change to environmental pressures, genetic variation must be present. With genetic variation, individuals have differences in form and function that allow some to survive certain conditions better than others. These organisms pass their favorable traits to their offspring. Eventually, environments change, and what was once a desirable, advantageous trait may become an undesirable trait and organisms may further evolve. Evolution may be convergent with similar traits evolving in multiple species or divergent with diverse traits evolving in multiple species that came from a common ancestor. Evidence of evolution can be observed by means of DNA code and the fossil record, and also by the existence of homologous and vestigial structures.

18.2 Formation of New Species

Speciation occurs along two main pathways: geographic separation (allopatric speciation) and through mechanisms that occur within a shared habitat (sympatric speciation). Entrambi i percorsi isolano una popolazione in modo riproduttivo in qualche forma. I meccanismi di isolamento riproduttivo fungono da barriere tra specie strettamente correlate, consentendo loro di divergere ed esistere come specie geneticamente indipendenti. Prezygotic barriers block reproduction prior to formation of a zygote, whereas postzygotic barriers block reproduction after fertilization occurs. Perché una nuova specie si sviluppi, qualcosa deve causare una breccia nelle barriere riproduttive. La speciazione simpatrica può verificarsi attraverso errori nella meiosi che formano gameti con cromosomi extra (poliploidia). L'autopoliploidia si verifica all'interno di una singola specie, mentre l'allopoliploidia si verifica tra specie strettamente correlate.

18.3 Reconnection and Rates of Speciation

Speciation is not a precise division: overlap between closely related species can occur in areas called hybrid zones. Organisms reproduce with other similar organisms. The fitness of these hybrid offspring can affect the evolutionary path of the two species. Scientists propose two models for the rate of speciation: one model illustrates how a species can change slowly over time the other model demonstrates how change can occur quickly from a parent generation to a new species. Both models continue to follow the patterns of natural selection.


Guarda il video: Spesiasi Konsep Spesies Dalam Biologi (Febbraio 2023).