Izolarea reproductivă

Izolarea reproductivă apare când două populații nu mai schimbă gene sau schimbă foarte puține prin urmași fertili. Unele bariere acționează înainte de fecundație: indivizii se reproduc în perioade diferite, au comportamente de împerechere diferite ori gameții nu sunt compatibili. Alte bariere apar după fecundație: hibrizii pot avea viabilitate redusă sau pot fi infertili. Aceste mecanisme nu trebuie să fie absolute de la început; izolarea se poate construi treptat.

Separarea geografică poate reduce întâlnirile dintre populații, dar nu este identică cu o barieră reproductivă biologică permanentă. Dacă indivizii se reunesc și se pot reproduce cu succes, fluxul genic se poate relua. Pentru un caz, întreabă în ce etapă se oprește schimbul: întâlnire, împerechere, fecundație sau fertilitatea urmașului. Nu numi orice diferență de aspect dovadă de izolare. Lecțiile Fluxul genic și Speciația arată ce se întâmplă cu alelele când barierele reduc contactul, iar Factorii evoluției prezintă mutația, deriva și selecția care pot accentua diferențele.

Barierele prezigotice includ izolarea temporală, ecologică, comportamentală, mecanică și gametică. Barierele postzigotice includ inviabilitatea, sterilitatea sau degradarea fertilității la generații ulterioare. Conceptul biologic de specie se bazează pe interîmperechere, dar nu se aplică simplu organismelor asexuate sau fosilelor. Izolarea geografică poate iniția divergența, însă mecanismele reproductive o mențin după contact secundar.

Izolarea prezigotică împiedică întâlnirea sau fecundarea gameților, prin diferențe de habitat, sezon de reproducere ori comportament. Izolarea postzigotică acționează după fecundație, de pildă prin sterilitatea hibridului. Catârul, rezultat din cal și măgar, ilustrează o barieră postzigotică: poate supraviețui, dar este în general steril, limitând schimbul de gene între specii.

Conceptul biologic de specie (Ernst Mayr) definește specia ca grup de populații naturale care se pot încrucișa între ele și sunt izolate reproductiv de alte grupuri. Bariera prezigotică poate fi: de habitat (două specii trăiesc în locuri diferite), temporală (se reproduc în momente diferite ale zilei sau ale anului), comportamentală (cântec, ritual de curtare), mecanică (organe genitale sau flori incompatibile) și gametică (gameții nu fuzionează). Bariera postzigotică poate fi: moartea embrionului (hibrid nonviabil), hibrid viabil dar steril sau hibrid cu fertilitate scăzută în generațiile următoare.

Exemplu rezolvat 1: catârul. Calul are $2n=64$ de cromozomi, iar măgarul $2n=62$.

1. Gametul calului are $n=32$ cromozomi, iar al măgarului $n=31$.
2. Zigotul (catârul) are $32+31=63$ de cromozomi, un număr impar.
3. La meioză, cromozomii nu se pot asocia în perechi omoloage, deci nu se formează gameți normali. Catârul este viabil, dar steril: bariera este postzigotică, iar genele celor două specii nu se amestecă.

Exemplu rezolvat 2: ce barieră acționează? Se identifică bariera în trei situații.

1. Două specii de insecte de același fel trăiesc în același loc; una zboară primăvara, cealaltă toamna: barieră temporală (prezigotică).
2. Un amestec de gameți de arici de mare din două specii nu dă zigoți, fiindcă proteinele de pe suprafața ovulului nu recunosc spermatozoizii celeilalte specii: barieră gametică (prezigotică).
3. Embrionii hibrizi se opresc din dezvoltare în primele zile: barieră postzigotică, prin hibrid nonviabil.

Izolarea nu apare dintr-o dată. Populațiile separate geografic acumulează diferențe genetice, iar dacă se reîntâlnesc, selecția naturală poate favoriza indivizii care se împerechează doar cu cei din propria populație, deoarece hibrizii au viabilitate sau fertilitate redusă. Acest proces, numit întărirea barierelor prezigotice, accentuează diferențele de comportament sau de perioadă de reproducere. Exemplu: la broaștele de același gen, populațiile care trăiesc împreună cântă diferit, iar cele separate geografic cântă la fel, ceea ce arată că diferența de cântec s-a accentuat în zona de contact.

Greșeli frecvente

• Greșit: Distanța geografică este sinonimă cu izolarea reproductivă.
  Corect: Distanța poate limita întâlnirea, dar izolarea reproductivă privește schimbul de gene.
• Greșit: Un hibrid viabil este obligatoriu fertil.
  Corect: Viabilitatea și fertilitatea sunt condiții distincte.
• Greșit: Catârul este rezultatul unei încrucișări între specii izolate, deci este fertil.
  Corect: Catârul este viabil, dar steril, fiindcă are 63 de cromozomi care nu se pot asocia în meioză.

Înainte și după