Il isolamento geografico è un termine usato nella biologia evolutiva e nell'ecologia per riferirsi alla separazione spaziale di un gruppo di organismi. Può verificarsi a causa di un evento naturale, come i cambiamenti nella geologia della regione o a causa di strutture artificiali.
Nella maggior parte dei casi, le specie sono isolate dalla presenza di barriere naturali di diverso tipo, che si tratti di oceani, laghi, montagne, tra gli altri, che possono ridurre drasticamente il contatto tra gli individui nella popolazione..
Una volta separati i due gruppi di individui, i due ambienti a cui erano esposti esercitano pressioni selettive differenti sugli individui, costringendoli a seguire percorsi evolutivi differenti.
Le forze evolutive della selezione naturale e della deriva genica causeranno cambiamenti nelle frequenze alleliche dei nuovi gruppi, differenziandoli dalla popolazione madre..
A seconda dell'entità della separazione e del tempo in cui viene mantenuta, possono verificarsi eventi di speciazione: formazione di nuove specie, aumentando così la diversità del gruppo..
Allo stesso modo, l'isolamento può anche portare all'estinzione di un gruppo di individui per mancanza di diversità genetica o per processi di consanguineità..
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L'isolamento geografico degli organismi può dar luogo a due processi: la speciazione, dove emergono nuove specie o l'estinzione del gruppo che ha vissuto l'isolamento.
Di seguito descriveremo in profondità ciascuno dei processi, comprendendo la speciazione come un "vantaggio", poiché aumenta la diversità e l'estinzione come "svantaggio":
Il processo attraverso il quale si formano nuove specie è di interesse per i biologi evoluzionisti. L'ornitologo Ernst Mayr ha contribuito notevolmente alla descrizione di questo fenomeno. Secondo Mayr, la speciazione è influenzata da due fattori: l'isolamento e la divergenza genetica degli individui coinvolti..
In primo luogo, affinché due popolazioni siano sufficientemente differenziate da essere considerate specie, il flusso di geni tra di loro deve essere interrotto. In altre parole, non devono riprodursi.
In secondo luogo, la divergenza genetica deve manifestarsi durante il periodo di isolamento in modo tale che se gli individui si incontrano di nuovo - a causa del collasso della barriera che inizialmente li separava - il processo di riproduzione non sarà efficiente ei loro discendenti avranno un fitness relativamente inferiore ai suoi genitori.
L'efficacia del processo di isolamento geografico per produrre speciazione dipende da diversi fattori intrinseci al gruppo che si sta separando, come la capacità di muoversi.
L'evento degli isolamenti geografici che danno origine a processi di speciazione attraverso la separazione di una barriera insormontabile è chiamato speciazione allopatrica, termine derivato dalle radici greche che letteralmente significa "in un altro paese".
Una volta che le specie sono fisicamente isolate, affrontano diverse condizioni ambientali e pressioni selettive che le guidano lungo diversi percorsi evolutivi..
Prendiamo come esempio ipotetico una popolazione di lucertole che è isolata da un fiume, le condizioni climatiche sul lato sinistro potrebbero essere più fredde di quelle sul lato destro. Pertanto, i meccanismi di selezione naturale e deriva genetica agiranno in modo indipendente, portando alla progressiva differenziazione delle lucertole..
In questo modo, gli individui acquisiscono caratteristiche diverse, ecologiche, etologiche, fisiologiche, tra le altre, rispetto alla specie madre. Nel caso in cui la barriera di isolamento sia stata sufficiente a promuovere l'evento di speciazione, non dovrebbe esserci flusso genico se le due specie risultanti si incontrano di nuovo..
C'è un consenso tra i biologi che sostengono l'importanza della speciazione allopatrica nella generazione di nuove specie, poiché limita efficacemente il flusso di geni tra gli organismi..
Quando la separazione degli individui avviene grazie a barriere che non possono essere superate, alcuni dei gruppi possono estinguersi.
Quando è separato dalla specie madre, la diversità del gruppo può essere bassa e non si adatterà alle nuove pressioni imposte dal nuovo ambiente che devono affrontare..
Allo stesso modo, se la popolazione separata è rappresentata da un numero ridotto di individui, la consanguineità (incrocio tra parenti stretti) può avere conseguenze negative..
Lo stesso Charles Darwin era già a conoscenza degli effetti negativi della consanguineità sulle popolazioni naturali. Quando si incrociano parenti stretti, c'è una maggiore probabilità che vengano espressi determinati alleli deleteri.
Ad esempio, se in una famiglia c'è un gene per una certa patologia che si esprime solo quando l'individuo ha entrambi gli alleli (omozigoti recessivi) e due fratelli si incrociano, c'è una maggiore probabilità che la prole porti entrambi gli alleli per la malattia, a differenza di un incrocio con un individuo che non porta detto allele deleterio.
Allo stesso modo, quando le costruzioni umane privano gli animali di spostarsi nei luoghi desiderati, la loro popolazione può diminuire a causa della mancanza di cibo..
Nel Grand Canyon è una formazione di dimensioni straordinarie che è stata scolpita per 2000 anni dal fiume Colorado. Si trova nel nord dell'Arizona degli Stati Uniti.
Due specie di scoiattolo abitano questa regione, che, secondo la ricerca, sono il prodotto di un evento di speciazione allopatrica. Una delle specie vive nella regione sinistra e un'altra nella destra, separate da una distanza minima. Tuttavia, le due specie non sono in grado di incrociarsi..
Al contrario, le specie che hanno la capacità di muoversi liberamente su entrambi i lati del canyon non hanno mostrato alcuna prova di speciazione..
Finora può essere difficile applicare i concetti descritti per le specie acquatiche. Comunque è possibile.
I ciclidi sono una famiglia di pesci caratterizzata da un'immensa diversità nel fiume Congo. Questa particolarità attirò l'attenzione degli ittiologi che cercavano di capire perché il fiume fosse abitato da tante specie e quali fattori favorissero massicci eventi di speciazione..
Dopo aver studiato la conformazione del fiume, gli scienziati sono giunti alla conclusione che l'idrologia del fiume, causata dalle sue acque turbolente, funzionava da barriera che impediva il contatto - e quindi il flusso genico - di specie ittiche molto vicine.
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