GEOGRAFISCHE ISOLATIE: VOORDELEN, NADELEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2025

De geografische isolatie is een term die in de evolutionaire biologie en ecologie wordt gebruikt om te verwijzen naar de ruimtelijke scheiding van een groep organismen. Het kan gebeuren door een natuurlijke gebeurtenis, zoals veranderingen in de geologie van de regio of door kunstmatige structuren.

In de meeste gevallen worden soorten geïsoleerd door de aanwezigheid van verschillende soorten natuurlijke barrières, of het nu oceanen, meren of bergen zijn, die het contact tussen individuen in de populatie drastisch kunnen verminderen.

Bron: door NASA, via Wikimedia Commons

Zodra de twee groepen individuen zich scheiden, oefenen de twee omgevingen waaraan ze werden blootgesteld verschillende selectieve druk uit op de individuen, waardoor ze gedwongen werden verschillende evolutionaire paden te volgen.

De evolutionaire krachten van natuurlijke selectie en gen-drift zullen veranderingen in de allelfrequenties van de nieuwe groepen veroorzaken, waardoor ze zich onderscheiden van de ouderpopulatie.

Afhankelijk van de omvang van de scheiding en de tijd dat deze wordt gehandhaafd, kunnen er soortvormingsgebeurtenissen optreden: vorming van nieuwe soorten, waardoor de diversiteit van de groep toeneemt.

Op dezelfde manier kan isolatie ook leiden tot het uitsterven van een groep individuen, hetzij door een gebrek aan genetische diversiteit, hetzij door inteeltprocessen.

Voor-en nadelen

De geografische isolatie van organismen kan worden vertaald in twee processen: soortvorming, waar nieuwe soorten opduiken of het uitsterven van de groep die isolatie heeft ervaren.

Hieronder zullen we elk van de processen diepgaand beschrijven, waarbij we speciatie als een "voordeel" zien, aangezien het diversiteit en uitsterven vergroot als een "nadeel":

Soortvorming

Het proces waarmee nieuwe soorten worden gevormd, is van belang voor evolutiebiologen. Ornitholoog Ernst Mayr heeft een grote bijdrage geleverd aan de beschrijving van dit fenomeen. Volgens Mayr wordt soortvorming beïnvloed door twee factoren: isolatie en genetische divergentie van de betrokken individuen.

Ten eerste, wil twee populaties voldoende gedifferentieerd zijn om als soort te worden beschouwd, moet de stroom van genen tussen hen worden onderbroken. Met andere woorden, ze mogen zich niet voortplanten.

Ten tweede moet genetische divergentie optreden tijdens de isolatieperiode op een zodanige manier dat als individuen elkaar weer ontmoeten - als gevolg van een ineenstorting van de barrière die hen aanvankelijk scheidde - het reproductieproces niet efficiënt zal zijn en hun nakomelingen relatief meer fit zullen zijn. lager dan hun ouders.

De effectiviteit van het geografische isolatieproces om soortvorming te produceren hangt af van verschillende factoren die inherent zijn aan de groep die zich scheidt, zoals het vermogen om te bewegen.

Allopatrische soortvorming

Het geval van geografische isolaties die aanleiding geven tot soortvormingprocessen door de scheiding van een onoverkomelijke barrière, wordt allopatrische soortvorming genoemd, een term afgeleid van Griekse wortels die letterlijk "in een ander land" betekent.

Als soorten eenmaal fysiek geïsoleerd zijn, worden ze geconfronteerd met verschillende omgevingsomstandigheden en selectieve druk die hen langs verschillende evolutionaire paden leiden.

Neem als hypothetisch voorbeeld een populatie hagedissen die is geïsoleerd door een rivier, de weersomstandigheden aan de linkerkant kunnen kouder zijn dan die aan de rechterkant. De mechanismen van natuurlijke selectie en genafwijking zullen dus onafhankelijk werken, wat leidt tot de progressieve differentiatie van hagedissen.

Op deze manier verwerven individuen andere kenmerken, onder meer ecologisch, ethologisch, fysiologisch, vergeleken met de oudersoort. In een dergelijk geval dat de isolatiebarrière voldoende is geweest om de soortvorming te bevorderen, mag er geen genstroom zijn als de twee resulterende soorten elkaar weer ontmoeten.

Er is een consensus onder biologen die het belang van allopatrische soortvorming bij het genereren van nieuwe soorten ondersteunen, omdat het de stroom van genen tussen organismen effectief beperkt.

Uitsterven

Wanneer de scheiding van individuen plaatsvindt dankzij barrières die niet kunnen worden overschreden, kunnen sommige groepen uitsterven.

Wanneer gescheiden van de oudersoort, kan de diversiteit van de groep laag zijn en zal deze zich niet aanpassen aan de nieuwe druk die wordt opgelegd door de nieuwe omgeving waarmee ze worden geconfronteerd.

Evenzo, als de populatie die werd gescheiden door een klein aantal individuen wordt vertegenwoordigd, kan inteelt (kruising tussen naaste familieleden) negatieve gevolgen hebben.

Charles Darwin was zich zelf al bewust van de negatieve effecten van inteelt op natuurlijke populaties. Bij het kruisen van naaste familieleden is de kans groter dat bepaalde schadelijke allelen tot uitdrukking komen.

Als er in een familie bijvoorbeeld een gen is voor een bepaalde pathologie dat alleen tot uiting komt wanneer het individu beide allelen heeft (homozygoot recessief) en twee broers en zussen kruisen, is de kans groter dat het nageslacht beide allelen voor de ziekte draagt, in tegenstelling tot een kruising met een persoon die het schadelijke allel niet draagt.

Evenzo, wanneer menselijke constructies dieren de verhuizing naar gewenste locaties ontnemen, kan hun populatie afnemen als gevolg van gebrek aan voedsel.

Voorbeelden

Isolatie en soortvorming bij antilope-eekhoorns in de Grand Canyon van de Colorado

In de Grand Canyon is het een formatie van buitengewone afmetingen die al 2000 jaar is gebeeldhouwd door de Colorado-rivier. Het is gelegen in het noorden van Arizona van de Verenigde Staten.

Twee soorten eekhoorns bewonen deze regio, die volgens onderzoek het product zijn van een allopatrische soortvorming. Een van de soorten leeft in de linker regio en een andere in de rechter, gescheiden door een minimale afstand. De twee soorten zijn echter niet in staat tot kruisen.

Daarentegen hebben soorten die zich vrij aan beide zijden van de kloof kunnen bewegen, geen tekenen van soortvorming.

Isolatie en soortvorming bij vissen uit de Congo-rivier

De concepten die zijn beschreven voor aquatische soorten, kunnen tot dusver moeilijk toepasbaar zijn. Het is echter mogelijk.

Cichliden zijn een familie van vissen die wordt gekenmerkt door een enorme diversiteit in de Congo-rivier. Deze bijzonderheid trok de aandacht van ichtyologen die probeerden te begrijpen waarom de rivier door zoveel soorten werd bewoond en welke factoren de voorkeur gaven aan massale soortvorming.

Na bestudering van de conformatie van de rivier, kwamen de wetenschappers tot de conclusie dat de hydrologie van de rivier, veroorzaakt door zijn turbulente wateren, functioneerde als barrières die het contact - en dus de genstroom - van vissoorten die erg in de buurt.

Referenties

1. Voegt toe, J., Larkcom, E., & Miller, R. (2004). Genetica, evolutie en biodiversiteit. Nelson Thornes.
2. Amerikaans natuurhistorisch museum. (2017). Evolutie van riviervissen in Congo gevormd door intense stroomversnellingen: genomische studie in Laag-Congo onthult diversificatie op microschaal. ScienceDaily. Opgehaald op 16 oktober 2018, via www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170217161005.htm
3. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2004). Biologie: wetenschap en natuur. Pearson Education.
4. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Uitnodiging voor biologie. Panamerican Medical Ed.
5. Mayr, E. (1997). Evolutie en de diversiteit van het leven: geselecteerde essays. Harvard University Press.
6. Rijst, S. (2007). Encyclopedia of Evolution. Feiten over bestand.
7. Tobin, AJ en Dusheck, J. (2005). Vragen over het leven. Cengage leren.