ISOLEMENT GÉOGRAPHIQUE: AVANTAGES, INCONVÉNIENTS ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

L' isolement géographique est un terme utilisé en biologie évolutive et en écologie pour désigner la séparation spatiale d'un groupe d'organismes. Elle peut se produire par un événement naturel, comme des changements dans la géologie de la région ou par des structures artificielles.

Dans la plupart des cas, les espèces sont isolées par la présence de barrières naturelles de différents types, que ce soit les océans, les lacs, les montagnes, entre autres, qui peuvent réduire considérablement les contacts entre les individus de la population.

Source: Par la NASA, via Wikimedia Commons

Une fois les deux groupes d'individus séparés, les deux environnements auxquels ils ont été exposés exercent des pressions sélectives différentes sur les individus, les forçant à suivre des chemins d'évolution différents.

Les forces évolutives de la sélection naturelle et de la dérive génique entraîneront des changements dans les fréquences alléliques des nouveaux groupes, les différenciant de la population parentale.

En fonction de l'ampleur de la séparation et de la durée de son maintien, des événements de spéciation peuvent se produire: formation de nouvelles espèces, augmentant ainsi la diversité du groupe.

De la même manière, l'isolement peut également conduire à l'extinction d'un groupe d'individus, soit par manque de diversité génétique, soit en raison de processus de consanguinité.

Avantages et inconvénients

L'isolement géographique des organismes peut se traduire en deux processus: la spéciation, où de nouvelles espèces émergent ou l'extinction du groupe qui a connu l'isolement.

Ci-dessous, nous décrirons en profondeur chacun des processus, en comprenant la spéciation comme un «avantage», car elle augmente la diversité et l'extinction comme un «inconvénient»:

Spéciation

Le processus par lequel de nouvelles espèces sont formées intéresse les biologistes évolutionnistes. L'ornithologue Ernst Mayr a grandement contribué à la description de ce phénomène. Selon Mayr, la spéciation est influencée par deux facteurs: l'isolement et la divergence génétique des individus impliqués.

Premièrement, pour que deux populations soient suffisamment différenciées pour être considérées comme des espèces, le flux de gènes entre elles doit être interrompu. En d'autres termes, ils ne doivent pas se reproduire.

Deuxièmement, la divergence génétique doit apparaître pendant la période d'isolement de telle sorte que si les individus se rencontrent à nouveau - en raison d'un effondrement de la barrière qui les séparait initialement - le processus de reproduction ne sera pas efficace et leur progéniture sera relativement plus en forme. inférieur à leurs parents.

L'efficacité du processus d'isolement géographique pour produire la spéciation dépend de plusieurs facteurs intrinsèques au groupe qui se sépare, comme la capacité de se déplacer.

Spéciation allopatrique

L'événement d'isolement géographique qui donne lieu à des processus de spéciation par la séparation d'une barrière insurmontable est appelé spéciation allopatrique, un terme dérivé des racines grecques qui signifie littéralement «dans un autre pays».

Une fois que les espèces sont physiquement isolées, elles font face à des conditions environnementales différentes et à des pressions sélectives qui les guident le long de différents chemins d'évolution.

Prenons comme exemple hypothétique une population de lézards isolée par une rivière, les conditions météorologiques du côté gauche peuvent être plus froides que celles du côté droit. Ainsi, les mécanismes de sélection naturelle et de dérive génétique agiront indépendamment, conduisant à la différenciation progressive des lézards.

De cette manière, les individus acquièrent des caractéristiques différentes, écologiques, éthologiques, physiologiques, entre autres, par rapport à l'espèce mère. Dans un cas tel que la barrière d'isolement a été suffisante pour favoriser l'événement de spéciation, il ne doit y avoir aucun flux génétique si les deux espèces résultantes se rencontrent à nouveau.

Il existe un consensus parmi les biologistes qui soutiennent l'importance de la spéciation allopatrique dans la génération de nouvelles espèces, car elle restreint effectivement le flux de gènes entre les organismes.

Extinction

Lorsque la séparation des individus se produit grâce à des barrières impossibles à franchir, certains groupes peuvent s'éteindre.

Lorsqu'il est séparé de l'espèce mère, la diversité du groupe peut être faible et il ne s'adaptera pas aux nouvelles pressions imposées par le nouvel environnement auquel il fait face.

De même, si la population séparée est représentée par un petit nombre d'individus, la consanguinité (croisement entre parents proches) peut avoir des conséquences négatives.

Charles Darwin lui-même était déjà conscient des effets négatifs de la consanguinité sur les populations naturelles. Lors du croisement de parents proches, il y a une plus grande probabilité que certains allèles délétères soient exprimés.

Par exemple, si dans une famille il y a un gène pour une certaine pathologie qui n'est exprimé que lorsque l'individu a les deux allèles (homozygote récessif) et deux frères et sœurs se croisent, il y a une plus grande probabilité que la progéniture porte les deux allèles pour la maladie, contrairement à un croisement avec un individu qui ne porte pas ledit allèle délétère.

De même, lorsque les constructions humaines empêchent les animaux de se déplacer vers les endroits désirés, leur population peut diminuer en raison du manque de nourriture.

Exemples

Isolement et spéciation chez les écureuils antilopes dans le Grand Canyon du Colorado

Dans le Grand Canyon, c'est une formation aux dimensions extraordinaires qui a été sculptée depuis 2000 ans par le fleuve Colorado. Il est situé dans le nord de l'Arizona aux États-Unis.

Deux espèces d'écureuil habitent cette région, qui selon les recherches sont le produit d'un événement de spéciation allopatrique. Une des espèces vit dans la région gauche et une autre dans la droite, séparées par une distance minimale. Cependant, les deux espèces ne sont pas capables de se reproduire.

En revanche, les espèces qui ont la capacité de se déplacer librement des deux côtés du canyon n'ont montré aucun signe de spéciation.

Isolement et spéciation des poissons du fleuve Congo

Les concepts décrits pour les espèces aquatiques peuvent être difficiles à appliquer jusqu'à présent. Cependant c'est possible.

Les cichlidés sont une famille de poissons caractérisée par une immense diversité dans le fleuve Congo. Cette particularité a attiré l'attention des ichtyologues qui ont cherché à comprendre pourquoi le fleuve était habité par autant d'espèces et quels facteurs favorisaient des événements de spéciation massifs.

Après avoir étudié la conformation de la rivière, les scientifiques sont parvenus à la conclusion que l'hydrologie de la rivière, causée par ses eaux turbulentes, fonctionnait comme des barrières qui empêchaient le contact - et donc le flux génétique - d'espèces de poissons très proche.

Références

1. Adds, J., Larkcom, E. et Miller, R. (2004). Génétique, évolution et biodiversité. Nelson Thornes.
2. Musée américain d'histoire naturelle. (2017). L'évolution des poissons du fleuve Congo façonnée par des rapides intenses: une étude génomique dans le bas Congo révèle une diversification microscopique. ScienceDaily. Extrait le 16 octobre 2018 de www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm
3. Audesirk, T., Audesirk, G., et Byers, BE (2004). Biologie: science et nature. Pearson Education.
4. Curtis, H., et Schnek, A. (2006). Invitation à la biologie. Panamerican Medical Ed.
5. Mayr, E. (1997). Évolution et diversité de la vie: essais sélectionnés. Presse universitaire de Harvard.
6. Rice, S. (2007). Encyclopédie de l'évolution. Faits au dossier.
7. Tobin, AJ et Dusheck, J. (2005). Poser des questions sur la vie. Apprentissage Cengage.