Isolamento reprodutivo é o processo pelo qual membros de duas populações são impedidos, parcialmente ou totalmente, de se cruzarem ou de gerarem descendentes férteis, sendo este um dos principais fatores que estabelecem o surgimento de uma nova espécie.
Diversos mecanismos podem contribuir para o isolamento reprodutivo:
O isolamento reprodutivo pode surgir, ainda, como uma consequência de outros eventos de divergência das populações. Um evento de isolamento geográfico, por exemplo, pode mudar o fluxo gênico e, consequentemente, gerar isolamento geográfico, evento muito comum na formação de novas espécies.
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Isolamento reprodutivo refere-se a mecanismos que impedem a reprodução bem-sucedida entre populações, resultando na manutenção da separação genética. Esses mecanismos evoluem ao longo do tempo e podem ser pré-zigóticos (antes da formação do zigoto) ou pós-zigóticos (após a formação do zigoto).
O isolamento reprodutivo é fundamental para o processo de especiação, onde uma população se divide em duas ou mais populações distintas que não se reproduzem eficazmente entre si. Esse fenômeno é crucial na evolução, pois permite a diversificação de formas de vida ao longo do tempo.
Especiação é o processo de formação de novas espécies, a partir de eventos de separação de linhagem de espécies preexistentes com base na teoria comum, que estipula que todos os seres vivos são descendentes de um mesmo organismo ancestral.
Entende-se como espécie, um grupo de indivíduos similares fisiologicamente e que possuem realmente ou potencialmente a capacidade de se reproduzir gerando descendentes férteis.
Dessa forma, a especiação age separando linhagens dentro de uma espécie, de modo que fiquem impossibilitadas de se reproduzirem. Esses fatores de separação podem ser físicos, dentro de um ecossistema, ou genético, devido a mutações e similares.
Portanto, resumidamente, a especiação é todo evento no qual novas espécies são formadas a partir de linhagens de espécies antigas que, após a especiação, não se interagem reprodutivamente.
O processo de formação de espécies pode ocorrer por diversos fatores e, com base nisso, é possível classificar os eventos de especiação em três categorias:
Comparação dos diferentes tipos de especiação
Independente do tipo de especiação, o processo é sempre completamente estabelecido após o evento de isolamento reprodutivo. Por conta disso, é no isolamento reprodutivo que se baseia o conceito de espécie, definida como um grupo de populações cujos membros têm potencial de se acasalar na natureza.
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O isolamento reprodutivo é causado por uma série de fatores que atuam para prevenir ou limitar a reprodução entre populações. Esses fatores podem ser resultado de processos evolutivos ao longo do tempo. Aqui estão algumas das principais causas do isolamento reprodutivo:
Barreiras Geográficas:
Diferenças Ecológicas:
Diferenças Comportamentais ou Temporais:
Incompatibilidade Genética:
Seleção Natural:
Mutação e Deriva Genética:
Sendo o isolamento reprodutivo um evento chave para a especiação, mecanismos que determinam e acarretam esse isolamento são fundamentais, tanto para o isolamento em si, quanto para o processo de origem de novas espécies.
Os mecanismos de isolamento reprodutivo são todos os fenômenos e processos que impossibilitam duas populações de se relacionarem reprodutivamente e gerar descendência fértil. Ainda assim, não se resume apenas a mecanismos de esterilidade. Dessa forma, os mecanismos de isolamento reprodutivo podem ser classificados quanto a maneira que agem definindo o isolamento, podendo ser pré-zigóticos ou pós-zigóticos.
Mecanismos de isolamento pré-zigóticos são aqueles que tem como objetivo impedir a fecundação, ou seja, indivíduos de duas populações não chegam nem a copular, ou quando chegam, não ocorre formação do zigoto.
Dois fatores genéticos estão relacionados e podem contribuir para o isolamento pré-zigótico:
Uma teoria que serve de exemplo para mostrar a interferência da pleiotropia no isolamento reprodutivo é a dos tentilhões de Galápagos. Darwin analisou que o formato do bico mudava em cada espécie de tentilhão, de acordo com o tipo de alimento disponível no local em que a espécie fora encontrada. Com a mudança do formato do bico para suprir a necessidade de alimentação, o tipo de canto de cada espécie também mudou. Dessa forma, um gene que é favorecido devido a melhor adaptação ecológica da espécie também causa isolamento reprodutivo, já que pássaros irão acasalar com aqueles que emitem sons semelhantes.
Diferença no formato do bico de espécies de tentilhões encontrados no arquipélago de Galápagos.
Um exemplo do efeito carona é o Experimento de Dodd. Duas populações de moscas Drosophila pseudoobscura foram separadas de uma única população inicial e submetidas a dietas diferentes. Uma população foi alimentada a base de amido e a outra população a base de maltose. Após oito ou mais gerações, formadas separadamente em cada população, elas foram novamente unidas. Porém, as moscas preferiam acasalar entre as que possuíam os mesmos hábitos alimentarem.
Análises mais apuradas mostraram que a dança de acasalamento das moscas parecia diferente entre os dois grupos. Dessa forma, o gene responsável pela produção de enzimas digestivas para o alimento pode estar no mesmo locus dos genes responsáveis pelo comportamento da mosca durante o acasalamento.
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No isolamento pós-zigótico, há fecundação, podendo até haver produção de descendentes híbridos (gerados a partir de organismos de espécies diferentes), mas estes descendentes podem morrer rapidamente ou serem estéreis, não possuindo a capacidade de se reproduzir.
A teoria de Dobzhansky-Muller ajuda a compreender os paradoxos envolvidos nesse tipo de isolamento. A teoria constata que o isolamento pós-zigótico pode evoluir sem dificuldade se fosse controlado pela interação de determinados locus gênicos. Uma vez que não há mais fluxo gênico entre duas populações, cada população passa a se adaptar às condições específicas para sua sobrevivência, gerando alterações adaptativas em locus gênicos diferentes. Quando se tenta retomar o fluxo gênico entre as duas populações, as modificações genéticas foram tantas que os descendentes gerados são estéreis ou inviáveis.
Mula gerada a partir do cruzamento entre o asno (Equus africanus asinus) e a égua (Equus ferus caballus)
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Na borda norte e na borda sul do Grand Canyon habitam duas populações de esquilos com diferenças morfológicas marcantes que, em condições naturais, sem as barreiras geográficas, não são capazes de se intercruzarem. As duas populações constituem ____________ diferentes, devido principalmente a (ao) ____________.