Unit 6

Question 1

Spéciation déf

Answer 1

Processus par lequel une espèce se divise en deux ou en plusieurs espèces → La majorité de la diversité biologique existe parmi les espèces
→Comment une nouvelle espèce apparaît est l’une des questions les plus intensément étudiées en biologie évolutive
→ Lorsque la spéciation a lieu, les nouvelles espèces “filles” partagent des caractéristiques parce qu’elles descendent d’un ancêtre commun
→ Les espèces sont donc reliées entre elles à différents degrés, comme les individus dans un arbre généalogique
→ Cela explique pourquoi les espèces peuvent être classifiées en groupes imbriqués basés sur des similarités (c.-à-d. Linné et les taxonomistes subséquents)
→ La spéciation fait le lien entre les processus de microévolution et les patrons de macroévolution

Question 2

Les concepts de l’espèce: qu’est-ce qu’une espèce?

Answer 2

→“Espèce” veut dire “sorte” ou “apparence” en latin
→ La spéciation est un processus et les taxons varient entre eux selon leur chemin parcouru; ils atteignent éventuellement un point final où deux taxons ne peuvent plus produire des hybrides fertiles
→Lorsque le processus n’a pas encore atteint ce point final irréversible, les différentes définitions de l’espèce ne seront pas nécessairement en accord
→ >20 définitions différentes ont été proposées (p. ex: biologique, phylogénétique, cohésion, écologique, internodale, morphologique)!
→Les différentes définitions ne sont pas correctes ou incorrectes, mais peuvent être plus ou moins utiles dans un contexte donné
→ Notre objectif est d’essayer de comprendre comment de nouvelles espèces surviennent

Question 3

Le concept biologique de l’espèce

Answer 3

→Les espèces biologiques sont des groupes effectivement ou potentiellement interféconds en nature, et qui ne produisent pas de progéniture féconde avec d’autres groupes.
→c.-à-d. que deux populations font partie de la même espèce si elles sont compatibles d’un point de vue reproductif
→ L’habileté à produire une progéniture féconde entre deux groupes signifie que le flux génétique et possible, et l’échange d’allèles qui en résulte ralentit ou prévient l’accumulation de différences génétiques
→L’isolement reproductif est l’opposé de la compatibilité; il est le résultat de barrières reproductives, définies comme les éléments biologiques des organismes qui réduisent ou préviennent l’échange de gènes avec les membres d’autres groupes

Question 4

Avantages du CBE

Answer 4

→Biologiquement pertinent: l’absence d’échange de gènes entre populations est le critère pour le statut d’espèce et signifie que les populations évoluent de façon indépendante
→ Fournit une approche claire pour étudier la spéciation (c.-à-d. comprendre comment les barrières reproductives évoluent) MAIS…

PROPRES MOTS:
Biologiquement pertinant: si une population ne se reproduit pas avec d’autres populations et n’echange donc pas de genes avec d’autres populations, cela prouvre que celui-ci evolue de maniere independante et cela fournit donc une APPROCHE CLAIre pour etudier la specialisation.

Question 5

Désavantages du CBE

Answer 5

→Ne peut pas être appliqué aux taxons asexués (p. ex. les procaryotes) ou aux fossiles
→ Il peut être difficile d’évaluer les barrières génétiques (comparativement à la morphologie ou à la génétique)
→**Plusieurs “bonnes espèces” échangent des gènes, et la sélection naturelle maintient des divergences malgré un flux génétique continu (p. ex: on estime que ~16% des espèces d’oiseaux s’hybrident avec au moins une autre espèce en nature, ou même avec plusieurs autres espèces)

PROPRES MOTS:
Il ne peut pas etre appliqe aux taxons asexues et au fossils
beacoup despeces vont se reproduire du au flux genetique mais la selection naturelle va etre maintenue

Question 6

Morphologique déf

Answer 6

définit l’espèce en se basant sur des similarités morphologiques (c.-à-d. que les groupes qui sont distincts les uns des autres d’un point de vue morphologique sont des espèces différentes)
⇒Peut être appliqué aux fossiles et aux taxons asexués; mais est subjectif et n’inclue pas les espèces cryptiques

Question 7

Écologique déf

Answer 7

définit l’espèce en se basant sur leur niche écologique (les conditions physiques et environnementales requises par l’espèce, et ses interactions avec d’autres espèces); c.-à-d. des groupes qui habitent la même niche
⇒Peut être appliqué aux taxons asexués mais pas aux fossiles; est subjectif (les niches sont difficiles à quantifier)
*** Il y en a plusieurs autres, mais pour comprendre la spéciation, au moins chez les taxons sexués, le CBE est de loin le plus utile et le plus universellement utilisé

Question 8

Les barrières reproductives

Answer 8

→Se distinguent par le moment où elles surviennent: avant ou après la fertilisation (c.-àd. la formation du zygote), elles sont donc soit prézygotiques (avant fertilisation), soit postzygotiques (après fertilisation)

Question 9

→ Prézygotique:

Answer 9

peut empêcher les membres d’espèces différentes de s’accoupler, faire échouer une tentative d’accouplement avant qu’elle réussisse, ou bloquer la fécondation si l’accouplement a lieu

Question 10

→ Les différents Prézygotique:

Answer 10

a) Isolement écologique: populations sur le même continent mais qui vivent dans des habitats différents
b) Isolement temporel: accouplement ou floraison non synchronisé (saisons différentes ou différentes périodes du jour). Mécanisme plus commun chez les plantes.
c) Isolement éthologique (comportemental): absence d’attraction sexuelle (parade nuptiale distincte)
d) Isolement mécanique: copulation ou transfert de pollen est impossible à cause de l’incompatibilité des appareils génitaux ou de la structure différente des fleurs
e) Isolement gamétique: les gamètes mâles et femelles ne peuvent se rencontrer, ou les spermatozoïdes et le pollen ne peuvent survivre dans les conduits génitaux des animaux et dans les stigmas des fleurs.

Question 11

→ Postzygotique

Answer 11

empêche le zygote hybride de devenir un adulte viable ou fécond

Question 12

Les différents Postzygotique

Answer 12

a) Viabilité réduite des hybrides: les hybrides ne peuvent se développer ou ne peuvent se rendre à la maturité sexuelle. (ex. lors du croisement d’une chèvre et d’un mouton, le zygote meurt rapidement lors du développement intra-utérin)
b) Stérilité des hybrides: les hybrides ne peuvent pas produire de gamètes fonctionnels
c) Déchéance des hybrides: les hybrides peuvent être viables et féconds (ex. tigon et liger) mais la progéniture est susceptible au cancer et autres maladies.
d) Isolement postzygotique dépendant de l’environnement: Une réduction de l’aptitude de l’hybride causée par un décalage entre leur phénotpe et l’environnement (c.-à-d. que les hybrides “tombent entre les niches”)

Question 13

Allopatrique déf

Answer 13

qui a lieu dans des régions géographiques séparées et sans chevauchement

Question 14

Sympatrique déf

Answer 14

qui a lieu dans la même région géographique ou des régions se chevauchant

Question 15

Spéciation allopatrique

Answer 15

→ Le flux génétique est réduit ou interrompu lorsqu’une population se divise en souspopulations isolées géograhiquement
→Les populations évoluent indépendemment, et accumulent des barrières reproductives
→ Si un contact secondaire a lieu, les populations sont isolées sur le plan de la reproduction

→Évidence biogéographique:
⇒Plusieurs paires d’espèces apparentées ont des aires de répartition contigues, souvent séparées par une barrière géographique (p. ex: les crevettes pistolets et l’isthme du Panama)
⇒Les habitats isolés (comme les îles, les sommets de montagne, les lacs) ont souvent beaucoup d’espèces endémiques
⇒ L’isolement reproductif parmi les populations augmente souvent avec la distance entre elles
⇒exemple:Le cas de la spéciation des criquets d’Hawaii:

Question 16

Spéciation sympatrique

Answer 16

→Spéciation ayant lieu en l’absence de barrière géographique
→ Le flux génétique est interrompu entre deux groupes par un facteur (p. ex: la polyploïdie, une sélection naturelle ou sexuelle très divergente entre habitats)
→Implique généralement l’évolution de barrières prézygotiques qui préviennent la reproduction (p. ex: isolement comportemental, écologique, temporel)

Question 17

Contexte géographique de la spéciation

Answer 17

→ Sympatrique vs. allopatrique sont deux extrêmes sur un gradient de flux génétique potentiel entre deux populations divergentes
→De l’évidence suggère que la spéciation sympatrique est extrêmement rare, mais aussi que la spéciation survient régulièrement en présence de flux génétique (c.-à-d. une allopatrie qui n’est pas “pure”)

Question 18

Les mécanismes de la spéciation

Answer 18

a) Écologique
b) Mutations
c) Polyploïdie
d) Renforcement

Question 19

a) Écologique

Answer 19

→Isolement reproductif survient comme sous-produit d’une adaptation à différentes niches environnementales
⇒c.-à-d. que la sélection naturelle diffère entre populations puisqu’elles habitent des environnements biotiques et/ou abiotiques (c’est la sélection naturelle divergente), et la divergence phénotypique qui en résulte crée un isolement reproductif comme sous-produit
→ Peut survenir dans n’importe quel contexte géographique
→ Exemple: l’évolution corrélée de la morphologie du bec et du chant chez les pinsons de Darwin

• Propres mots: Isolement reproductif a lieu lorsque environnement change

Question 20

b) Mutations

Answer 20

→Des mutations peuvent créer de nouveaux allèles
→ Les nouveaux allèles peuvent être incompatibles entre populations, et, en se fixant (par sélection naturelle ou dérive génétique), peuvent créer un isolement reproductif même si les conditions environnementales sont similaires dans les populations
→ n’a lieu qu’en allopatrie

• juste en allopatrie. une population va subir une mutation qui va cree un nouvele allele, qui fait quelle ne peut PLUS se reproduire avec une autre population alors est est isoler reproductivement

Question 21

c) Polyploïdie

Answer 21

→Changements dans le nombre de jeux complets de chromosomes (c.-à-d. 2n, 3n, 4n, etc.) → L’isolement postzygotique peut être instantané (les gamètes ont un nombre déséquilibré de chromosomes)
→ a lieu en sympatrie
→ commun chez les fougères et les plantes à fleurs, (on estime que la polyploïdie représenterait 2-4% de tous les événements de spéciation chez les plantes à fleurs et 7% chez les fougères)
→Deux types:
I. autopolyploïdie déf: un individu possédant plus de deux jeux de chromosomes provenant d’une même espèce

II. allopolyploïdie déf: un individu fertile possédant plus de deux chromosomes et issu du croisement de deux espèces différentes combinant leur chromosomes

Question 22

d) Renforcement

Answer 22

→Le renforcement de barrières prézygotiques par la sélection naturelle en réponse à une diminution de l’aptitude des hybrides (c.-à-d. en réponse à un isolement postzygotique existant)
→Peut compléter un événement de spéciation initié par n’importe quel mécanisme
→Le résultat attendu est une isolation plus étanche entre populations sympatriques qu’entre populations allopatriques
→Requière un contact (c.-à-d. une sympatrie partielle)

Question 23

Étudier la spéciation def

Answer 23

: La spéciation peut être étudiée en tant que processus en cours, en temps réel (pas seulement via les fossiles et les analyses rétrospectives):

Question 24

facons d’Étudier la spéciation

Answer 24

a) Les analyses de laboratoire

b) La spéciation en nature

Question 25

a) Les analyses de laboratoire

Answer 25

→Testent la faisabilité de divers mécanismes de spéciation et explorent les conditions sous lesquelles ces mécanismes ont plus ou moins de chances d’avoir lieu
→ L’évolution expérimentale est une technique où de multiples populations (réplicats) sont dérivées d’un ancêtre commun, puis leur évolution est étudiée sous diverses conditions contrôlées par l’expérimentateur
→ Peut être utilisé pour tester la spéciation par mutation et écologique
→ Spéciation par mutation: L’isolement comportemental devrait évoluer entre populations indépendamment de l’environnement (same vs. different)
→Spéciation écologique: Un isolement comportemental plus étanche entre populations adaptées à différents environnements

Question 26

b) La spéciation en nature

Answer 26

→ Teste des hypothèses sur les causes d’isolations reproductives existantes entre de vraies espèces en nature
I. les zones hybrides (‘expériences naturelles’)
a) L’isolement reproductif
b. La zone hybride demeure stable
c) Le flux génétique l’emporte sur les mécanismes de divergence (p. ex: la sélection naturelle divergente),
II. Les barrières reproductives basées sur les traits
III. L’isolation reproductive dépendante de l’écologie

Question 27

I. les zones hybrides (‘expériences naturelles’)

Answer 27

→ A lieu lorsque deux taxons avec isolement reproductif incomplet entrent en contact
→Des hybrides sont produits dans les régions de contact et peuvent servir de pont pour le transfert d’allèles, et donc de phénotypes, entre les deux espèces
→Les fréquences d’allèles/de phénotypes transitionnent de celles caractéristiques d’une espèces, vers celles caractéristiques d’une autre espèce en zone hybride ce qui peut former une bande étroite ou une mosaïque de populations
→ Les dynamiques d’une zone hybride peuvent fournir une fenêtre naturelle pour étudier le processus de la spéciation
→Le sort des zones hybrides:
⇒ a) L’isolement reproductif (prézygotique) est renforcé, l’hybridation décline, la zone rétrécit, et la spéciation progresse
⇛Patron: la couleur du mâle est plus divergente en sympatrie qu’en allopatrie
⇛Hypothèse: le renforcement en est la cause
⇛Prédictions: 42 Mâle gobemouche noir Mâle gobemouche à collier Sympatrie Allopatrie Le sort des zones hybrides
1. Les patrons de couleur divergents devraient renforcer l’isolement prézygotique
2. Les préférences des femelles pour la couleur des mâles devrait correspondre (c.-à-d. que les femelles gobemouche noir sympatriques devraient préférer les mâles brun plutôt que noir et blanc; toutes les autres femelles devraient préférer les mâles noir et blanc)
⇒b. La zone hybride demeure stable
⇛ Avec la production d’hybrides, le flux génétique est possible et des allèles se transfèrent d’une espèce à l’autre
⇛ Une zone hybride stable implique une barrière freinant ce flux, comme une aptitude réduite des hybrides dû à des incompatibilités génétiques ou une sélection naturelle divergente dans chaque habitat
⇒c) Le flux génétique l’emporte sur les mécanismes de divergence (p. ex: la sélection naturelle divergente), l’hybridation augmente, et les espèces “fusionnent”
⇛Cela peut avoir lieu après un changement dans l’environnement

Question 28

II. Les barrières reproductives basées sur les traits

Answer 28

→ La spéciation écologique est impliquée si les traits causant l’isolement reproductif montrent qu’ils sont soumis à une sélection divergente entre les environnements
→p. ex: une explication plausible pour l’isolement comportemental limnétique-benthique est: ⇒que la sélection naturelle favorise différentes tailles et formes corporelles dans les différents habitats – que le choix des partenaires est basé sur la taille et la forme corporelle →Étude de cas: Qu’est-ce qui a causé la spéciation de ces deux espèces de Mimulus?

Question 29

III. L’isolation reproductive dépendante de l’écologie

Answer 29

→A lieu lorsque l’aptitude de l’hybride est réduite à cause d’un décalage entre leur phénotype et leur environnement; c.-à-d. que la diminution de l’aptitude a une base écologique
→ En l’absence d’un “environnement intermédiaire”, on s’attend à ce qu’il y ait une sélection divergente entre les environnements (c.-à-d. une spéciation écologique)
→Cela peut être testé avec des expériences de transplantation réciproque d’espèces parentales et d’hybrides dans les deux habitats
→Exemple: isolement postzygotique dépendant de l’écologie
⇒Patron: hôtes divergents pour Neochlamisus: exploitent soit l’érable, soit le saule
⇒Hypothèse: spéciation écologique
⇒Prédiction: la performance des hybrides dépend de leur aptitude dans chaque environnement (c.à-d. un isolement postzygotique dépendant de l’écologie)