Especiación alopátrica

¿Cómo se produce la especiación alopátrica?

Profundicemos en la especiación alopátrica.

La especiación alopátrica requiere aislamiento geográfico

Cuando una población está conectada geográficamente, su acervo genético esrelativamente homogéneo, lo que significa que las frecuencias alélicas entre sus miembros son similares. Su flujo genético no está restringido: los individuos pueden desplazarse a nuevas zonas y aparearse con individuos de allí.

Cuando las poblaciones de una especie están geográficamente aisladas, el flujo genético entre los grupos está restringido, y las frecuencias alélicas entre los grupos se hacen más diferentes con el tiempo. Supongamos que los grupos están separados durante un periodo de tiempo suficientemente largo. En ese caso, las diferencias entre sus alelos se hacen mayores debido a las diferencias en su entorno (clima, depredación, fuentes de alimento y otros factores). Con el tiempo, pueden formarse nuevas especies.

La especiación alopátrica puede resumirse en los siguientes pasos:

1. Los cambios geográficos hacen que la población de una sola especie se separe en dos o más grupos.

2. La separación física impide que los dos grupos se entrecrucen entre sí.

3. Los grupos sufren divergencia genética: cada grupo desarrolla rasgos nuevos y distintos basados en las exigencias de su hábitat específico o en la composición genética de la población parental.

4. Con el tiempo, los grupos evolucionan hacia el aislamiento reproductivo: se vuelven tan diferentes que los miembros de cada grupo ya no se entrecruzan, aunque se encuentren en el mismo hábitat al mismo tiempo.

La figura 1 muestra un experimento que demuestra la especiación alopátrica en la mosca de la fruta(Drosophila pseudoobscura). Una única población se dividió en dos: un grupo fue alimentado con comida a base de almidón, mientras que el otro grupo fue alimentado con comida a base de maltosa. Con el tiempo, las poblaciones divergieron. Cuando los dos grupos se mezclaron, dejaron de aparearse con los otros miembros del grupo.

Este diagrama muestra cómo se produjo la especiación alopátrica en un experimento con moscas de la fruta.

Hemos mencionado que los cambios geográficos, como la formación de valles y ríos, pueden provocar la especiación alopátrica. Pero las actividades humanas, como la construcción de carreteras y autopistas y la contaminación ambiental, pueden desplazar a las especies de su hábitat y provocar la especiación alopátrica.

¿Cuáles son los tipos de especiación alopátrica?

Hay dos tipos de especiación alopátrica: la especiación peripátrica y la especiación vicariante. En esta sección hablaremos brevemente de cada tipo.

Especiación peripátrica

La especiación peripátrica-tambiénconocida como especiación por efecto fundador- se produce cuando los miembros de una población quedan aislados en un lugar periférico a la población principal y establecen una nueva población. La nueva población tendrá alelos seleccionados al azar (no porque produzcan rasgos más favorables). Al mismo tiempo, se restringe el flujo genético entre la población original y la nueva.

Así, los alelos de la población original pueden estar sobrerrepresentados o infrarrepresentados en la siguiente generación de la nueva población. Al final, la nueva población tendrá un acervo genético diferente del de la población original, lo que dará lugar a la formación de una nueva especie. Este proceso se ilustra en la figura 2.

Este diagrama muestra cómo se produce la especiación peripátrica. El flujo genético restringido entre los dos grupos hace que evolucione una nueva especie

Especiación vicariante

La especiación vicariante-tambiénconocida como especiación en mancuerna- se producecuando una barrera física, como un río o un valle, divide una población de una sola especie en dos o más grupos reproductivamente aislados. Este proceso se ilustra en la figura 3.

Este diagrama muestra el proceso de especiación vicariante. Una barrera física divide una población en dos grupos, donde evoluciona el aislamiento reproductivo y conduce a la formación de dos especies distintas.

¿Cuáles son los ejemplos de especiación alopátrica?

Esta sección tratará dos ejemplos de especiación alopátrica: los pinzones de las Galápagos y las ardillas del Gran Cañón.

Los pinzones de Darwin en las Galápagos

Hay más de una docena de especies de pinzones en las islas Galápagos. Aunque los pinzones eran similares en tamaño y color, las formas de sus picos variaban. Algunos pinzones tenían picos anchos y romos, que les ayudaban a romper frutos secos y semillas. Otros tenían picos largos y puntiagudos, que les ayudaban a atrapar insectos (Fig. 4).

Las distintas especies de pinzones de las Galápagos proceden de una especie parental que habitó las islas por primera vez hace millones de años. Las poblaciones de la especie parental se extendieron de una isla deshabitada a otra, donde quedaron geográficamente aisladas de otras poblaciones. Las distintas poblaciones se adaptaron a diferentes nichos ecológicos y acabaron evolucionando en muchas especies descendientes.

Una población ancestral de pinzones ocupó distintas islas deshabitadas de las Galápagos, formando más de una docena de especies descendientes adaptadas a distintos nichos ecológicos

Ardillas en el Gran Cañón

Cuando se formó el Gran Cañón de Arizona, los miembros de una misma población de ardillas se separaron geográficamente. El Gran Cañón era una barrera física que impedía que los grupos aislados se entrecruzaran. Con el tiempo, la población de ardillas se separó en dos subespecies: la ardilla de Kaibab(Sciurus aberti kaibabensis), que habita el borde norte, y la ardilla de Abert(S. a. aberti), que habita el borde sur (Figuras 5-6). Además de por su hábitat, las dos subespecies de ardilla pueden diferenciarse por rasgos como la coloración del vientre y las extremidades anteriores.

Aunque no han divergido totalmente en nuevas especies, están bien encaminadas; se considera que las subespecies están en la primera fase de especiación porque los individuos raramente se entrecruzan y, cuando lo hacen, suelen producir crías macho estériles.

Figuras 5-6. La ardilla de Kaibab (izquierda) habita el borde norte, mientras que la ardilla de Abert (derecha) habita el borde sur del Gran Cañón. Izquierda: Grand Canyon NPS, CC BY 2.0, vía Wikimedia Commons. Derecha: Sally King, dominio público, vía Wikimedia Commons.

¿Puede darse la especiación alopátrica en las plantas?

La especiación alopátrica ocurre con más frecuencia en los animales que en las plantas; de hecho, la mayoría de las plantas experimentan un tipo diferente de especiación: la especiación simpátrica, en la que dos grupos de la misma especie viven en la misma zona geográfica pero ya no se cruzan debido a la formación de barreras reproductivas. Hablaremos de ello con más detalle en la siguiente sección.

Aunque no es frecuente, hay casos en los que se ha producido especiación alopátrica en las plantas. Un ejemplo de ello es la formación de las diversas especies que componen la "alianza de la espada de plata" hawaiana.

Ejemplo de especiación alopátrica en plantas: la "alianza de espadas de plata" hawaiana

Las espadas de plata hawaianas son varias especies de plantas (desde arbustos bajos hasta arbustos altos) que son genéticamente similares, a pesar de tener un aspecto muy diferente entre sí. Las pruebas demuestran que todas las espadas de plata de Hawai descienden de la alquitara(Carlquistia muirii) de Norteamérica. Al igual que los pinzones de las Galápagos, el tarweed ocupó las islas deshabitadas y geológicamente diversas de Hawai. El alquitrán se extendió por distintos nichos ecológicos y formó distintas adaptaciones, lo que dio lugar a la formación de las distintas especies de espátulas hawaianas.

Debido a las diversas condiciones geológicas de Hawai -incluidas las variaciones de elevación, precipitaciones y condiciones del suelo-, muchas formas de vida son exclusivas de Hawai. Los pejerreyes son sólo algunas de las 1.100 especies de plantas exclusivas de las islas hawaianas (Figuras 7-8).

Figuras 7-8. Dubautia linearis (izquierda) y Argyroxiphium sandwicense (derecha) son dos especies de plantas de espino de plata hawaianas que parecen morfológicamente diferentes pero son genéticamente similares. Fuente (izquierda): Forest & Kim Starr, CC BY 3.0 US, vía Wikimedia Commons. Fuente (derecha): El cargador original fue KarlM en Wikipedia en inglés, CC BY-SA 2.5, vía Wikimedia Commons.

Especiación alopátrica frente a simpátrica: ¿Cuál es la diferencia?

Una diferencia importante entre la especiación alopátrica y la especiación simpátrica es que la especiación alopátrica requiere una separación geográfica, mientras que la especiación simpátrica no. En lugar de una separación geográfica debida al aislamiento o a la formación de una barrera física, la especiación simpátrica requiere la formación de una barrera reproduc tiva que restrinja el flujo genético aunque los miembros de la población sigan en contacto entre sí. Algunos ejemplos de barreras reproductivas son la poliploidía, la selección sexual y la diferenciación de hábitats.

Además, como ya se ha mencionado, la especiación alopátrica se da con más frecuencia en los animales que en las plantas, mientras que la especiación simpátrica se da con más frecuencia en las plantas que en los animales. Esto se debe a que las plantas pueden formar poliploidía y reproducirse asexualmente, mientras que no muchos animales pueden tolerar los cambios anatómicos que acompañan a estos procesos.