Quelle est la définition de la spéciation sympatrique ?
Laspéciation se produit lorsque les populations d'une espèce, en raison de certains facteurs, évoluent pour devenir de nouvelles espèces distinctes. Elle implique la divergence d'une lignée en deux ou plusieurs lignées.
Laspéciation sympatrique désigne un type de spéciation qui se produit lorsque deux groupes de la même espèce vivent dans la même zone géographique mais ne se croisent plus. Il s'agit d'une alternative controversée à la spéciation allopatrique, dans laquelle la spéciation se produit en raison de l'isolement géographique des membres d'une population.
Spéciation allopatrique ou sympatrique : Quelle est la différence ?
La spéciation allopatrique et la spéciation sympatrique sont deux processus importants qui conduisent à la formation de nouvelles espèces.
La spéciation sympatrique exclut spécifiquement l'isolement géographique
La spéciationallopatrique est un type de spéciation où la formation de nouvelles espèces est due à l'isolement géographique de deux ou plusieurs populations de la même espèce par le biais d'une barrière physique ou d'une migration.
Lorsque les populations d'une espèce sont géographiquement isolées, le flux génétique entre les groupes est restreint, et les fréquences des allèles entre les groupes deviennent plus différentes au fil du temps. Supposons que les groupes soient séparés pendant une période suffisamment longue. Dans ce cas, les différences entre leurs allèles deviennent plus importantes en raison des différences de leur environnement (climat, prédation, sources de nourriture et autres facteurs). Finalement, de nouvelles espèces peuvent se former. Ce processus est illustré dans la figure 1 ci-dessous.
Ce diagramme montre comment une barrière physique peut diviser une population et entraîner une spéciation allopatrique.
Figure 1. Ce diagramme montre comment une barrière physique peut diviser une population et conduire à une spéciation allopatrique. Source : Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.
En revanche, la spéciation sympatrique se produit même lorsque les populations ne sont pas physiquement séparées. Elle est plus rare que la spéciation allopatrique et nécessite la formation d'une barrière reproductive alors que les membres de la population sont toujours en contact les uns avec les autres. Ce processus est illustré dans la figure 2 ci-dessous.
Ce schéma montre comment la spéciation sympatrique se produit dans une population même sans isolement géographique.
Figure 2. Ce diagramme montre comment la spéciation sympatrique se produit dans une population même sans isolement géographique. Source : Andrew Z. Colvin, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.
Contrairement à la spéciation allopatrique, la spéciation sympatrique est controversée car il doit y avoir suffisamment de preuves pour démontrer que les espèces descendantes sont issues d'une espèce ancestrale commune, que le groupe a formé un isolement reproductif et que la spéciation n'a pas été causée par l'isolement géographique.
En outre, la spéciation allopatrique est plus fréquente chez les animaux que chez les plantes, tandis que la spéciation sympatrique est plus fréquente chez les plantes que chez les animaux. Les plantes peuvent former des polyploïdes et se reproduire de manière asexuée, alors que peu d'animaux peuvent tolérer les changements anatomiques qui accompagnent ces processus. Pour se reproduire, un animal tétraploïde doit chercher au hasard un autre animal de la même espèce mais du sexe opposé qui est également passé par la polyploïdie.
Quelles sont les causes et quelques exemples de la spéciation sympatrique ?
La spéciation sympatrique nécessite la formation d'une barrière reproductive qui limitera le flux de gènes. Comment se forme une barrière reproductive lorsque les membres de la population vivent dans la même zone géographique ?
La formation de barrières reproductives peut être causée par la polyploïdie, la sélection sexuelle et la différenciation des habitats. Nous allons discuter de ces causes et citer un exemple de chacune d'entre elles.
La polyploïdie
On parle depolyploïdie lorsqu'un ou plusieurs individus naissent avec un nombre anormal de chromosomes en raison d'une erreur survenue au cours de la division cellulaire. La figure 3 montre comment des individus normaux avec deux copies de chaque chromosome (diploïdes) peuvent subir une méiose ratée et produire une progéniture avec quatre copies de chaque chromosome (tétraploïdes).
La polyploïdie peut être considérée comme un mécanisme d'isolement reproductif car un individu polyploïde ne peut pas s'accoupler avec un individu normal. Les individus polyploïdes ne peuvent se croiser qu'avec des membres de la population ayant le même nombre anormal de chromosomes.
La polyploïdie se produit rarement chez les animaux, mais elle est assez courante chez les plantes. On estime que 80 % des espèces végétales existantes descendent d'ancêtres issus de la spéciation polyploïde.
Ce diagramme montre comment les diploïdes peuvent produire un tétraploïde à la suite d'un échec de la méiose.
Figure 3. Ce diagramme montre comment les diploïdes peuvent produire un tétraploïde à la suite d'un échec de la méiose.
Source : Ilmari Karonen, Domaine public, via Wikimedia Commons.
Il existe deux formes de polyploïdie :
- Autopolyploïdie: un individu possède plus de deux jeux de chromosomes qui proviennent tous d'une seule espèce.
- Allopolyploïdie: un polyploïde fertile est issu de la reproduction asexuée (par exemple, autopollinisation) d'une progéniture hybride stérile de deux espèces différentes.
Exemples de polyploïdie observés chez différentes espèces de plantes
La plante piggyback(Tolmiea menzisii) et l'esturgeon blanc(Acipenser transmontanum) sont des autopolyploïdes naturels. Dans l'agriculture moderne, l'autopolyploïdie - plus précisément l'autotriploïdie (un autoploïde avec trois copies de chromosomes) est utilisée pour produire des pastèques et des bananes sans pépins et des saumons et des truites stériles.
D'autre part, l'espèce de blé Triticum aestivum est un exemple d'allopolyploïde. Elle possède six ensembles de chromosomes, deux ensembles provenant de trois espèces parentales différentes. Le premier cas de polyploïdie - un hybride spontané d'une espèce de blé domestiquée et d'une espèce d'herbe sauvage qui s'est produit il y a plus de 8 000 ans - a finalement conduit à l'émergence de l'espèce de blé moderne.
La sélection sexuelle
Lasélection sexuelle est un type de sélection naturelle dans lequel une espèce a des préférences en matière d'accouplement qui entraînent des changements dans les caractéristiques de la population au fil du temps. Les préférences en matière d'accouplement peuvent agir comme une barrière reproductive qui empêche le flux de gènes entre les membres d'une population ayant des traits spécifiques.
Exemple de sélection sexuelle observée chez les poissons cichlidés
La sélection sexuelle menant à la spéciation sympatrique a été observée chez les poissons cichlidés. Les cichlidés africains que l'on trouve dans les Grands Lacs africains sont l'un des poissons les plus diversifiés de la planète. Le lac Victoria à lui seul abritait environ 600 espèces de cichlidés. Les preuves génétiques montrent que ces espèces sont apparues au cours des 100 000 dernières années à partir d'une petite population ancestrale provenant de rivières et d'autres lacs. Il est peu probable que la spéciation allopatrique soit à l'origine de la diversité des poissons cichlidés africains, car ceux-ci ont tendance à se rassembler en grandes bandes.
Les preuves indiquent un autre obstacle à la reproduction : une préférence pour l'accouplement. Les femelles cichlidés ont une préférence pour les partenaires qui présentent des traits phénotypiques extrêmes. Par exemple, Pundamilia pundamilia et P. nyererei sont des espèces étroitement liées dont les mâles ne diffèrent que par la coloration : Les mâles de P. pundamilia ont des nageoires dorsales bleues, tandis que ceux de P. nyererei ont des nageoires dorsales rouges (Fig. 4-5). Comme les femelles des cichlidés préfèrent certaines colorations, les pools génétiques qui conduisent à ces traits particuliers sont maintenus à l'écart, ce qui conduit à une divergence génétique et finalement à une spéciation sympatrique.
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Figures 4-5. Pundamiliapundamilia (à gauche) et P.nyererei (à droite) sont très semblables en taille et en forme mais diffèrent en coloration. Source (les deux images) : Oliver Selz, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.
Différenciation des habitats
En plus de la polyploïdie et de la sélection sexuelle, il est prouvé que la différenciation de l'habitat peut être à l'origine de la spéciation sympatrique. On parle de différenciation de l'habitat lorsqu'un segment de population utilise un habitat qui n'est pas utilisé par la population principale.
Exemple de différenciation de l'habitat observée chez la mouche de la pomme
La mouche de la pomme(Rhagoletis pomonella) est un insecte parasite qui pond ses œufs dans les fruits des pommes(Malus domestica). Auparavant, la mouche ne pondait ses œufs que dans les fruits de l'aubépine(Crataegus), mais avec l'introduction des pommiers dans la même zone géographique, une partie de la population a commencé à pondre ses œufs dans les fruits du pommier.
Lorsque des membres de la population sont passés à une espèce hôte différente du reste de la population, les générations suivantes ont également choisi un hôte différent : les mouches qui se sont développées sur les fruits de l'aubépine ne pondaient leurs œufs que sur les aubépines. En revanche, les mouches qui se sont développées sur les fruits de la pomme ne pondront des œufs que sur les fruits de la pomme. Bien que les deux types de mouches à asticots n'aient pas encore totalement divergé en deux espèces différentes, on pense qu'il s'agit d'un processus de spéciation sympatrique en cours.
Spéciation sympatrique - Principaux enseignements
- Laspéciation sympatrique est un type de spéciation qui se produit lorsque deux groupes de la même espèce vivent dans la même zone géographique mais ne se croisent pas.
- Contrairement à la spéciation allopatrique, la spéciation sympatrique se produit même sans isolement géographique.
- La restriction du flux génétique qui conduit à la spéciation sympatrique comprend la polyploïdie, la sélection sexuelle et la différenciation de l'habitat.
- On parle depolyploïdie lorsqu'un ou plusieurs individus naissent avec un nombre normal anormal de chromosomes à la suite d'une erreur lors de la division cellulaire. Les individus polyploïdes ne peuvent se croiser qu'avec des membres de la population ayant le même nombre anormal de chromosomes.
- Lasélection sexuelle est un type de sélection naturelle dans lequel une espèce a des préférences en matière d'accouplement qui entraînent des changements dans les caractéristiques de la population au fil du temps. Les préférences en matière d'accouplement peuvent agir comme une barrière reproductive qui empêche le flux de gènes entre les membres d'une population ayant des traits spécifiques.
- On parle dedifférenciation de l'habitat lorsqu'un segment d'une population utilise un habitat qui n'est pas utilisé par la population principale.
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