Dadas certas circunstâncias, e tempo suficiente, a evolução leva à emergência de novas espécies. Cientistas têm debatido muito para encontrar uma definição precisa e completa de espécie. Ernst Mayr (1904-2005) definiu uma espécie como sendo uma população ou grupo de populações cujos membros tem o potencial de se reproduzir naturalmente entre si produzindo descendentes férteis e viáveis. Além disso, os membros de uma espécie não podem produzir descendentes férteis e viáveis com membros de outras espécies. A definição de Mayr ganhou aceitação geral entre os biólogos, mas não pode ser aplicada a organismos como as bactérias, que se reproduzem sem sexo.
Especiação é o evento de separação de linhagens que resulta em duas espécies separadas formadas a partir de uma população ancestral comum. O modo mais bem aceite de especiação é o da especiação alopátrica. Esta requer a separação geográfica de uma população, tal como o aparecimento de uma cadeia montanhosa ou a formação de um desfiladeiro. Para a especiação ocorrer, a separação deve ser substancial, de modo a que transferências genéticas entre as duas populações seja completamente impedida. Nos seus ambientes separados, os grupos geneticamente isolados seguirão as suas próprias vias evolutivas. Cada grupo acumulará mutações diferentes assim como estará sujeita a pressões selectivas diferentes. A mudanças genéticas acumuladas poderão resultar em populações separadas que não se conseguem cruzar se se voltarem a reunir. Barreiras que previnem cruzamentos são ou prezigóticos (prevenindo o acasalamento ou a fertilização) ou pós-zigótico (barreiras que ocorrem depois da fertilização). Se os cruzamentos já não são possíveis, então elas serão consideradas espécies diferentes.
Aqueles que rejeitam a evolução como uma teoria viável, reclamam muitas vezes que a especiação nunca foi observada. Contudo, a especiação tem sido observada em vários grupos de organismos, incluindo bactérias, minhocas, insectos e peixes, assim como em vários grupos de plantas. Além disso, vários eventos de especiação passados estão registados no registo fóssil. Por exemplo, cientistas documentaram a formação de cinco novas espécies de peixes ciclídeos de um único ancestral comum que ficou isolado há menos de 4000 anos de um cardume parental no Lago Nagubago. A prova para a especiação neste caso foi a morfologia (aparência física) e a ausência de cruzamentos naturais. Estes peixes tem rituais de acasalamento complexos e uma grande variedade de colorações; as pequenas modificações introduzidas nas novas espécies mudaram o processo de seleção de parceiros e as cinco formas que surgiram não conseguiam ser convencidas para se reproduzir.
Barreiras à reprodução entre espécies
Barreiras reprodutivas que impedem os cruzamentos entre espécies podem ser classificados como barreiras pré- ou pós-zigóticas .
Barreiras que previnem a fertilização
Barreiras pré-zigóticas previnem o acasalamento entre espécies ou previnem a fertilização do óvulo se as espécies tentarem acasalar.
Alguns exemplos são:
- Isolamento temporal - Acontece quando as espécies acasalam em alturas diferentes. Populações da doninha Spilogale gracilis estão sobrepostas às de outra doninha Spilogale putorius, no entanto permanecem separadas porque a primeira acasala no Verão e a segunda no fim do Inverno.
- Isolamento comportamental - Sinais que provocam uma resposta de acasalamento podem ser suficientemente diferentes para prevenir um desejo de se cruzarem. Os sinais de luz rítmicos dos machos de pirilampo é específico de cada espécies e por isso serve como barreira pré-zigótica.
- Isolamento mecânico - Diferenças anatômicas nas estruturas reprodutoras pode prevenir os cruzamentos. Isto é especialmente verdade em plantas com flor que evoluíram estruturas específicas adaptadas a certos polinizadores. Barreiras mecânicas muitas vezes contribuem para o isolamento reprodutivo de flores que são polinizados por insectos. Isto tem sido bem documentado na família das orquídeas.
- Isolamento gamético - Os gâmetas das duas espécies são quimicamente incompatíveis, prevenindo assim a fertilização. O reconhecimento dos gâmetas pode ser baseado em moléculas específicas na superfície do óvulo que se liga apenas a moléculas complementares do espermatozóide. Tais mecanismos são comuns em espécies de peixe.
- Isolamento geográfico/de habitat - Geográfico: As duas espécies estão separadas por barreiras físicas de larga escala, tais como montanhas ou corpos de água largos, e por isso não é possível encontrarem-se. Isto é ilustrado em duas espécies separadas de esquilo do gênero Ammospermophilus, que habitam em lados opostos do Grand Canyon. Habitat: AS duas espécies preferem habitats diferentes, apesar de viverem na mesma área geral, e por isso não se encontram uma à outra. Por exemplo, duas espécies de cobra do gênero Tamnophis existem na mesma área, mas uma prefere a água enquanto a outra prefere terra firme.
Barreiras pos-zigóticas ocorrem depois da formação de um zigoto híbrido que ou não é viável ou não é fértil. Isto é tipicamente o resultado de cromossomas incompatíveis no zigoto. Alguns exemplos incluem:
- Viabilidade reduzida dos híbridos - Uma barreira entre espécies acontece depois da formação do zigoto, resultando no desenvolvimento incompleto ou morte dos descendentes.
- Fertilidade reduzida dos híbridos - Mesmo que duas espécies acasalem com sucesso, os filhos que produzem podem ser inférteis. Cruzamentos entre espécies de cavalos do gênero Equus tendem a produzir descendentes viáveis mas inférteis. Por exemplo, cruzamentos de zebra com cavalo ou zebra com burro produzem híbridos estéreis. Raramente, uma mula fêmea pode ser fértil.
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