acesta este un repost din 24 aprilie 2010. Vizionarea Speciației este a doua din seria My Evolution care a început cu Cazul curios al câinilor

am văzut că cele mai mici diferențe pot duce la variații dramatice atunci când ne-am uitat la marea varietate la câini. Dar, în ciuda diferențelor lor, toate rasele de câini sunt încă aceleași specii ca și celelalte și strămoșul lor. Cum se împart speciile? Ce cauzează speciația? Și ce dovezi avem că speciația a avut loc vreodată?

criticii evoluției cad adesea pe maximul că nimeni nu a văzut vreodată o specie împărțită în două. În timp ce acest lucru este în mod clar un om de paie, deoarece majoritatea speciației durează mult mai mult decât durata noastră de viață, nu este, de asemenea, adevărat. Am văzut specii împărțite și continuăm să vedem specii divergente în fiecare zi.

de exemplu, Au existat cele două noi specii de barbă de capră americană (sau salsifies, genul Tragopogon) care au apărut în existență în secolul trecut. La începutul anilor 1900, trei specii din aceste flori sălbatice – salsifica Occidentală (T. dubius), salsifica de luncă (T. pratensis) și planta de stridii (T. porrifolius) – au fost introduse în Statele Unite din Europa. Pe măsură ce populațiile lor s-au extins, speciile au interacționat, producând adesea hibrizi sterili. Dar, până în anii 1950, oamenii de știință și-au dat seama că există două noi variante de creștere a bărbii de capră. În timp ce păreau hibrizi, nu erau sterili. Erau perfect capabili să se reproducă cu propriul lor tip, dar nu cu niciuna dintre cele trei specii originale – definiția clasică a unei specii noi.

cum s-a întâmplat asta? Se pare că plantele parentale au făcut greșeli atunci când și-au creat gameții (analog cu sperma și ouăle noastre). În loc să facă gameți cu o singură copie a fiecărui cromozom, au creat unii cu doi sau mai mulți, o stare numită poliploidie. Doi gameți poliploizi din specii diferite, fiecare cu dublul informațiilor genetice pe care ar fi trebuit să le aibă, s-au contopit și au creat un tetraploid: o creatură cu 4 seturi de cromozomi. Din cauza diferenței de număr de cromozomi, tetrapoidul nu s-a putut împerechea cu niciuna dintre speciile sale părinte, dar nu a fost împiedicat să se reproducă cu alte accidente.

acest proces, cunoscut sub numele de specie hibridă, a fost documentat de mai multe ori în diferite plante. Dar plantele nu sunt singurele care se specializează prin hibridizare: fluturii Heliconius, de asemenea, s-au împărțit într-un mod similar.

nu este nevoie de o masă de mutații care se acumulează de – a lungul generațiilor pentru a crea o specie diferită-tot ce este nevoie este un eveniment care izolează reproductiv un grup de indivizi de altul. Acest lucru se poate întâmpla foarte rapid, în cazuri ca acestea de poliploidie. O singură mutație poate fi suficientă. Sau se poate întâmpla într-un ritm mult, mult mai lent. Aceasta este speciația pentru care este cunoscută evoluția – schimbările treptate în timp care separă speciile.

dar doar pentru că nu putem vedea toate evenimentele de speciație de la început până la sfârșit nu înseamnă că nu putem vedea divizarea speciilor. Dacă teoria evoluției este adevărată, ne-am aștepta să găsim specii în diferite etape de separare pe tot globul. Ar fi unii care abia au început să se despartă, arătând izolare reproductivă, și cei care ar putea arăta încă ca o specie, dar nu s-au încrucișat de mii de ani. Într-adevăr, exact asta găsim.

musca viermelui de mere, Rhagoletis pomonella este un prim exemplu al unei specii care abia începe să divergă. Aceste muște sunt originare din Statele Unite și până la descoperirea Americii de către europeni, hrănite exclusiv cu păducel. Dar odată cu sosirea de noi oameni a venit o nouă sursă potențială de hrană în habitatul său: merele. La început, muștele au ignorat deliciile gustoase. Dar, în timp, unele muște și-au dat seama că pot mânca și merele și au început să schimbe copacii. În timp ce singuri acest lucru nu explică de ce muștele s-ar specializa, o ciudățenie curioasă a biologiei lor o face: muștele de viermi de mere se împerechează pe copacul pe care se nasc. În timp ce câteva muște au sărit copaci, s-au tăiat de restul speciilor lor, chiar dacă erau doar câțiva metri distanță. Când geneticienii au aruncat o privire mai atentă la sfârșitul secolului 20, au descoperit că cele două tipuri – cele care se hrănesc cu mere și cele care se hrănesc cu păducel – au frecvențe alele diferite. Într-adevăr, chiar sub nasul nostru, Rhagoletis pomonella a început lunga călătorie a speciației.

așa cum ne – am aștepta, alte animale sunt mult mai departe în acest proces-deși nu ne dăm seama întotdeauna până nu ne uităm la genele lor.

Orcas (Orcinus orca), mai bine cunoscut sub numele de balene ucigașe, toate arata destul de asemănătoare. Sunt delfini mari cu pete alb-negru care vânează în pachete și efectuează trucuri îngrijite la Sea World. Dar de câteva decenii, mamiferele marine au crezut că există mai multe în poveste. Studiile comportamentale au arătat că diferite grupuri de orci au trăsături comportamentale diferite. Se hrănesc cu animale diferite, acționează diferit și chiar vorbesc diferit. Dar fără o modalitate de a urmări balenele sub apă pentru a vedea cu cine se împerechează, oamenii de știință nu puteau fi siguri dacă diferitele culturi de balene erau pur și simplu ciudățenii transmise din generație în generație sau un indiciu la mult mai mult. acum, geneticienii au făcut ceea ce cercetătorii comportamentali nu au putut. S-au uitat la modul în care se reproduc balenele. Când au analizat întregul genom mitocondrial de la 139 de balene diferite de pe tot globul, au descoperit diferențe dramatice. Aceste date sugerează că există într-adevăr cel puțin trei specii diferite de balene ucigașe. Analiza filogenetică a indicat că diferitele specii de orca au fost separate de 150.000 până la 700.000 de ani.

de ce s-au despărțit orcii? Adevărul e că nu știm. Poate că a fost un efect secundar al modificărilor pentru vânătoarea diferitelor surse de pradă sau poate a existat un fel de barieră fizică între populații care a dispărut de atunci. Tot ce știm este că în timp ce eram ocupați să pictăm pereții peșterilor, ceva a făcut ca grupuri de orci să se despartă, creând mai multe specii.

există multe motive diferite pentru care speciile diferă. Cea mai ușoară și mai evidentă este un fel de barieră fizică – un fenomen numit speciație alopatrică. Dacă vă uitați la speciile de pești din Golful Mexic și de pe coasta Californiei, veți găsi că există o mulțime de asemănări între ele. Într-adevăr, unele dintre specii arată aproape identice. Oamenii de știință s-au uitat la genele lor, iar speciile de pe ambele părți ale acelui pod subțire sunt mai strâns legate între ele decât sunt cu alte specii, chiar și cu cele din zona lor. Ceea ce s-a întâmplat este că cu mult timp în urmă, continentele Americii de Nord și de Sud au fost separate, iar oceanele au fost conectate. Când cele două mase terestre s-au contopit, populațiile de specii au fost izolate de ambele părți. De-a lungul timpului, acești pești s-au divergent suficient pentru a fi specii separate.

speciile se pot diviza și fără limite atât de clare. Când speciile se deosebesc ca muștele viermilor de mere-fără o barieră fizică completă-se numește speciație Simpatrică. Speciația simpatrică poate apărea din tot felul de motive. Tot ce trebuie este ceva care face ca un grup să aibă mai puțin sex cu altul.

pentru o specie de muște Monarch (Monarcha castaneiventris), era vorba despre aspect. Aceste insectivore mici trăiesc pe insulele Solomon, la est de Papua Noua Guinee. La un moment dat, un grup mic dintre ei a dezvoltat o singură mutație de aminoacizi în gena pentru o proteină numită melanină, care dictează modelul de culoare al păsării. Unele flycatchers sunt toate negre, în timp ce altele au burtă de culoare castan. Chiar dacă cele două grupuri sunt perfect capabile să producă urmași viabili, ele nu se amestecă în sălbăticie. Cercetătorii au descoperit că păsările văd deja celălalt grup ca o specie diferită. Masculii, care sunt extrem de teritoriali, nu reacționează atunci când un mascul de culoare diferită intră pe teritoriul lor. La fel ca muștele de viermi de mere, flycatchers nu mai se încrucișează și au făcut astfel primul pas spre a deveni două specii diferite.

acestea ar putea părea mici schimbări, dar amintiți-vă, așa cum am învățat cu câinii, mici schimbări se pot adăuga. Deoarece nu se încrucișează, aceste grupuri diferite vor acumula și mai multe diferențe în timp. Pe măsură ce o fac, vor începe să arate din ce în ce mai puțin la fel. Animalele rezultate vor fi ca speciile pe care le vedem clar astăzi. Poate că unii se vor adapta la un stil de viață complet diferit de speciile lor surori – orcele, de exemplu, pot diferi dramatic, deoarece schimbările mici le permit să fie mai potrivite tipurilor lor unice de pradă. Altele pot rămâne destul de asemănătoare, chiar greu de diferențiat, așa cum sunt astăzi diferite specii de veverițe.

ideea este că toate tipurile de creaturi, de la cele mai mici insecte la cele mai mari mamifere, sunt în curs de speciație chiar acum. Am văzut cum speciile se despart și continuăm să le vedem divergente. Speciația are loc peste tot în jurul nostru. Evoluția nu s-a întâmplat doar în trecut; se întâmplă chiar acum și va continua mult timp după ce vom înceta să o căutăm.

1. Soltis, D.,& Soltis, P. (1989). Speciația alopoliploidă în Tragopogon: informații din ADN-ul cloroplastului Jurnalul American de botanică, 76 (8) DOI: 10.2307/2444824

2. McPheron, B., Smith, D., & Berlocher, S. (1988). Diferențele genetice dintre rasele gazdă ale naturii Rhagoletis pomonella, 336 (6194), 64-66 DOI: 10.1038/336064a0
3. Uy, J., Moyle, R., Filardi, C., & Cheviron, Z. (2009). Diferența de culoare a penajului utilizată în recunoașterea speciilor între speciile incipiente este legată de o singură substituție de aminoacizi în melanocortină?1 Receptor naturalistul American, 174 (2), 244-254 DOI: 10.1086/600084
4. Phillip a Morin1, Frederick I Archer, Andrew D Foote, Julie Vilstrup, Eric e Allen, Paul Wade, John Durban, Kim Parsons, Robert Pitman, Lewyn Li, Pascal Bouffard, Sandra c Abel Nielsen, Morten Rasmussen, Eske Willerslev, M. Thomas P Gilbert, & Timothy Harkins (2010). Analiza filogeografică completă a genomului mitocondrial al balenelor ucigașe (Orcinus orca) indică cercetarea genomului mai multor specii