Como o isolamento geográfico entre populações promove a especiação?

Conceito

A especiação diz respeito ao processo evolutivo que envolve o surgimento de novas espécies. Desde a origem da vida, os seres vivos vêm sofrendo a diferenciação através de variações genéticas em decorrência de mutações genéticas. 

A seleção natural, revelada por Darwin, possibilita os indivíduos que possuem características benéficas sobreviverem com as condições impostas pelo meio ambiente. Essas características são provocadas pelas alterações genéticas que, por sua vez, ao longo do tempo, podem gerar duas consequências: adaptação das populações às condições ambientais ou formação de novas espécies (especiação).
 
Outra forma de especiação, já abordada por Darwin no livro “A origem das espécies”, é a situação de espécies separadas ao longo do tempo que adquirem características próprias nas diferentes regiões e, ocorrendo isso gradativamente por várias gerações, podem resultar em uma nova espécie. 

Podemos dividir a especiação em três tipos, que serão explicados a seguir:
- Especiação alopátrica;
- Especiação simpátrica;
- Especiação parapátrica.

Alopátrica

A especiação alopátrica ocorre quando duas espécies são separadas por um isolamento geográfico. O isolamento pode ocorrer devido à grande distância ou uma barreira física, como um deserto, rio ou montanha. A especiação bem-sucedida é vista na figura abaixo. Os tentilhões observados por Darwin é um exemplo dessa especiação na qual ele observou que, nas ilhas Galápagos, eles se diferenciavam pelo tipo de bico. Além disso, seria uma forma de adaptação à dieta alimentar de cada uma das 14 espécies. 

Simpátrica

A especiação simpátrica diferencia-se da alopátrica pela ausência da separação geográfica. Nessa especiação, duas populações de uma mesma espécie vivem na mesma área, mas não há cruzamento entre as mesmas, resultando em diferenças que levarão à especiação, ou seja, a uma nova espécie. Isso pode ocorrer pelo fato dos indivíduos explorarem outros nichos, como insetos herbívoros que experimentam uma nova planta hospedeira.

Parapátrica

A especiação parapátrica ocorre em duas populações da mesma espécie que também não possuem nenhuma barreira física, mas sim uma barreira ao fluxo gênico (migração de genes) entre as espécies. É uma população contínua, mas que não se cruza aleatoriamente, caso tenha o intercruzamento, o resultado são descendentes híbridos. Um exemplo dessa especiação é o caso das gramíneas Anthoxanthum, que se diferenciou por certas espécies estarem fixadas em um substrato contaminado com metais pesados.

Dessa forma, houve a seleção natural para esses indivíduos, que foram se adaptando para genótipos tolerantes a esses metais pesados. Ao longo prazo, essas espécies foram adquirindo características diferentes, como a mudança de floração impossibilitando o cruzamento, acabando com o fluxo gênico entre esses grupos.  

Exercícios

(FUVEST - 2005) Devido ao aparecimento de uma barreira geográfica, duas populações de uma mesma espécie ficaram isoladas por milhares de anos, tornando-se morfologicamente distintas.
a) Explique sucintamente como as duas populações podem ter-se tornado morfologicamente distintas no decorrer do tempo.
b) No caso de as duas populações voltarem a entrar em contato, pelo desaparecimento da barreira geográfica, o que indicaria que houve especiação?

Resposta
a) As modificações observadas nas populações isoladas geograficamente são devido à seleção natural diferencial atuando sobre as variações produzidas por mutações e recombinações gênicas.
b) O processo de especiação é evidenciado pelo isolamento reprodutivo, fenômeno que interrompe o fluxo gênico entre as populações.

(UFF - 2005) Diferentes espécies de peixes herbívoros marinhos do mesmo gênero são encontradas nas regiões tropicais do Oceano Atlântico, tanto na costa do Continente Americano, quanto na costa do Continente Africano.
Após estudos sobre este grupo, foi possível elaborar o diagrama e o quadro a seguir, onde espécies supostamente distintas foram representadas por diferentes letras..

a) Considerando os mecanismos de especiação, como poderia ser explicado o surgimento das espécies C e D a partir de uma espécie ancestral?
b) Das espécies citadas, qual delas mais se assemelha à espécie ancestral?
c) Que tipo de relação/interação ecológica pode ocorrer entre D e E? Justifique sua resposta.

Resposta
a) As populações da espécie ancestral foram isoladas geograficamente. Depois, as populações isoladas acumularam diferenças genéticas, resultantes de mutações e seleção natural. Por fim, essas diferenças foram acumuladas até que as populações não conseguiram produzir descendentes férteis, ou seja, sofreram isolamento reprodutivo e, portanto, podem ser consideradas espécies distintas.

b) A espécie E.

c) Competição interespecífica. As espécies D e E ocorrem no mesmo continente, se alimentam do mesmo tipo de algas, têm o mesmo habitat e período de alimentação, ou seja, nicho ecológico semelhante, disputando, portanto, os mesmos recursos do meio.

(UERJ - 2010) Na figura abaixo, está representada a atual distribuição geográfica de uma determinada família de plantas que têm a mesma origem evolutiva e estão presentes em todo o planeta há milhões de anos. Em estudos filogenéticos recentes, observou-se que as espécies sul-americanas diferem das africanas.

Aponte o fenômeno geológico responsável pela separação dos continentes e explique como esse fenômeno acarretou as diferenças entre as espécies hoje encontradas na África e na América do Sul.

Resposta
Movimentação de placas tectônicas ou deriva continental; o isolamento geográfico e reprodutivo promoveu a seleção de determinados indivíduos em cada nova área, que culminou em um processo de especiação.

(FGV - 2005) Embora os cangurus sejam originários da Austrália, no início dos anos 80,o biólogo norte-americano James Lazell chamou a atenção para a única espécie de cangurus existente na ilha de Oahu, no Havaí. A espécie é composta por uma população de várias centenas de animais, todos eles descendentes de um único casal australiano que havia sido levado para um zoológico havaiano, e do qual fugiram em 1916. Sessenta gerações depois, os descendentes deste casal compunham uma nova espécie, exclusiva da ilha Oahu. Os cangurus havaianos diferem dos australianos em cor, tamanho, e são capazes de se alimentar de plantas que seriam tóxicas às espécies australianas.
Sobre a origem desta nova espécie de cangurus, é mais provável que:

a) após a fuga, um dos filhos do casal apresentou uma mutação que lhe alterou a cor, tamanho e hábitos alimentares. Esse animal deu origem à espécie havaiana, que difere das espécies australianas devido a esta mutação adaptativa.
b) após a fuga, o casal adquiriu adaptações que lhe permitiram explorar o novo ambiente, adaptações essas transmitidas aos seus descendentes.
c) os animais atuais não difiram geneticamente do casal que fugiu do zoológico. As diferenças em cor, tamanho e alimentação não seriam determinadas geneticamente, mas devidas à ação do ambiente.
d) o isolamento geográfico e diferentes pressões seletivas permitiram que a população do Havaí divergisse em características anatômicas e fisiológicas de seus ancestrais australianos.
e) ambientes e pressões seletivas semelhantes na Austrália e no Havaí permitiram que uma população de mamíferos havaianos desenvolvesse características anatômicas e fisiológicas análogas às dos cangurus australianos, processo este conhecido por convergência adaptativa.

Resposta
Letra D. O exemplo do enunciado está de acordo com a teoria sintética da evolução. Com o passar do tempo, uma população geograficamente isolada de outras da mesma espécie pode acumular variações genéticas exclusivas até isolar-se reprodutivamente, ou seja, originar uma nova espécie.