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5.3: Reconexão e Taxas de Especiação - Biologia

5.3: Reconexão e Taxas de Especiação - Biologia



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Habilidades para desenvolver

  • Descrever os caminhos da evolução das espécies em zonas híbridas
  • Explique as duas principais teorias sobre taxas de especiação

A especiação ocorre ao longo de um período de tempo evolutivo, portanto, quando uma nova espécie surge, há um período de transição durante o qual as espécies intimamente relacionadas continuam a interagir.

Reconexão

Após a especiação, duas espécies podem se recombinar ou mesmo continuar interagindo indefinidamente. Organismos individuais irão acasalar com qualquer indivíduo próximo com quem eles sejam capazes de procriar. Uma área onde duas espécies intimamente relacionadas continuam a interagir e se reproduzir, formando híbridos, é chamada de zona híbrida. Com o tempo, a zona híbrida pode mudar dependendo da aptidão dos híbridos e das barreiras reprodutivas (Figura ( PageIndex {1} )). Se os híbridos são menos aptos do que os pais, ocorre o reforço da especiação e as espécies continuam a divergir até que não possam mais acasalar e produzir descendentes viáveis. Se as barreiras reprodutivas enfraquecem, ocorre a fusão e as duas espécies se tornam uma. As barreiras permanecem as mesmas se os híbridos forem adequados e reprodutivos: a estabilidade pode ocorrer e a hibridização continua.

Art Connection

Se duas espécies comem uma dieta diferente, mas uma das fontes de alimento é eliminada e ambas as espécies são forçadas a comer os mesmos alimentos, que mudança na zona híbrida é mais provável de ocorrer?

Os híbridos podem ser menos adequados do que os pais, mais adequados ou quase os mesmos. Normalmente, os híbridos tendem a ser menos aptos; portanto, essa reprodução diminui com o tempo, levando as duas espécies a divergir ainda mais em um processo denominado reforço. Este termo é usado porque o baixo sucesso dos híbridos reforça a especiação original. Se os híbridos forem tão adequados ou mais adequados que os pais, as duas espécies podem se fundir novamente em uma única espécie ([link]). Os cientistas também observaram que às vezes duas espécies permanecem separadas, mas também continuam a interagir para produzir alguns indivíduos híbridos; isso é classificado como estabilidade porque nenhuma mudança líquida real está ocorrendo.

Taxas variáveis ​​de especiação

Cientistas de todo o mundo estudam a especiação, documentando observações tanto de organismos vivos quanto daqueles encontrados no registro fóssil. À medida que suas ideias tomam forma e a pesquisa revela novos detalhes sobre como a vida evolui, eles desenvolvem modelos para ajudar a explicar as taxas de especiação. Em termos de quão rapidamente ocorre a especiação, dois padrões são atualmente observados: modelo de especiação gradual e modelo de equilíbrio pontuado.

No modelo de especiação gradual, as espécies divergem gradualmente ao longo do tempo em pequenos passos. No modelo de equilíbrio pontuado, uma nova espécie sofre mudanças rapidamente em relação à espécie original e, em seguida, permanece praticamente inalterada por longos períodos de tempo (Figura ( PageIndex {2} )). Esse modelo de mudança inicial é chamado de equilíbrio pontuado, porque começa com uma mudança pontuada ou periódica e permanece em equilíbrio posteriormente. Embora o equilíbrio pontuado sugira um andamento mais rápido, ele não exclui necessariamente o gradualismo.

Art Connection

Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma pequena população que experimenta uma rápida mudança em seu ambiente.
  2. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma grande população que vive em um clima estável.
  3. A especiação gradual é mais provável de ocorrer em espécies que vivem em um clima estável.
  4. A especiação gradual e o equilíbrio pontuado resultam na divergência das espécies.

O principal fator de influência nas mudanças na taxa de especiação são as condições ambientais. Sob algumas condições, a seleção ocorre de forma rápida ou radical. Considere uma espécie de caracóis que viveu com a mesma forma básica por muitos milhares de anos. As camadas de seus fósseis pareceriam semelhantes por muito tempo. Quando ocorre uma mudança no ambiente - como uma queda no nível da água - um pequeno número de organismos é separado do resto em um breve período de tempo, formando essencialmente uma grande e uma pequena população. A minúscula população enfrenta novas condições ambientais. Como seu pool genético rapidamente se tornou muito pequeno, qualquer variação que venha à tona e que ajude a sobreviver às novas condições torna-se a forma predominante.

Link para aprendizagem

Visite este site para continuar a história de especiação dos caracóis.

Resumo

A especiação não é uma divisão precisa: a sobreposição entre espécies intimamente relacionadas pode ocorrer em áreas chamadas de zonas híbridas. Os organismos se reproduzem com outros organismos semelhantes. A aptidão desses descendentes híbridos pode afetar o caminho evolutivo das duas espécies. Os cientistas propõem dois modelos para a taxa de especiação: um modelo ilustra como uma espécie pode mudar lentamente ao longo do tempo; o outro modelo demonstra como a mudança pode ocorrer rapidamente de uma geração de pais para uma nova espécie. Ambos os modelos continuam a seguir os padrões da seleção natural.

Art Connections

[link] Se duas espécies comem uma dieta diferente, mas uma das fontes de alimento é eliminada e ambas as espécies são forçadas a comer os mesmos alimentos, que mudança na zona híbrida é mais provável de ocorrer?

[link] A fusão é mais provável de ocorrer porque as duas espécies irão interagir mais e serão selecionadas características semelhantes na aquisição de alimentos.

[link] Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma pequena população que experimenta uma rápida mudança em seu ambiente.
  2. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma grande população que vive em um clima estável.
  3. A especiação gradual é mais provável de ocorrer em espécies que vivem em um clima estável.
  4. A especiação gradual e o equilíbrio pontuado resultam na evolução de novas espécies.

[link] Resposta B

Perguntas de revisão

Qual termo é usado para descrever a divergência contínua de espécies com base na baixa aptidão da prole híbrida?

  1. reforço
  2. fusão
  3. estabilidade
  4. equilíbrio pontual

UMA

Quais componentes de especiação teriam menos probabilidade de fazer parte do equilíbrio pontuado?

  1. uma divisão de populações
  2. uma mudança nas condições ambientais
  3. fluxo gênico contínuo entre todos os indivíduos
  4. um grande número de mutações ocorrendo ao mesmo tempo

C

Resposta livre

O que os dois modelos de taxa de especiação têm em comum?

Ambos os modelos continuam em conformidade com as regras da seleção natural e as influências do fluxo gênico, deriva genética e mutação.

Descreva uma situação em que a reprodução híbrida faria com que duas espécies se fundissem em uma.

Se os descendentes híbridos forem tão adequados ou mais adequados que os pais, a reprodução provavelmente continuará entre as duas espécies e os híbridos, eventualmente trazendo todos os organismos sob a proteção de uma espécie.

Glossário

modelo de especiação gradual
modelo que mostra como as espécies divergem gradualmente ao longo do tempo em pequenos passos
zona híbrida
área onde duas espécies intimamente relacionadas continuam a interagir e se reproduzir, formando híbridos
equilíbrio pontual
modelo para especiação rápida que pode ocorrer quando um evento faz com que uma pequena porção de uma população seja separada do resto da população
reforço
divergência de especiação contínua entre duas espécies relacionadas devido à baixa aptidão dos híbridos entre elas

Após a especiação, duas espécies podem se recombinar ou mesmo continuar interagindo indefinidamente. Organismos individuais irão acasalar com qualquer indivíduo próximo com quem eles sejam capazes de procriar. Chamamos uma área onde duas espécies intimamente relacionadas continuam a interagir e se reproduzir, formando híbridos, de zona híbrida. Com o tempo, a zona híbrida pode mudar dependendo da aptidão dos híbridos e das barreiras reprodutivas (Figura). Se os híbridos forem menos aptos do que os pais, ocorre o reforço de especiação e as espécies continuam a divergir até que não possam mais acasalar e produzir descendentes viáveis. Se as barreiras reprodutivas enfraquecem, ocorre a fusão e as duas espécies se tornam uma. As barreiras permanecem as mesmas se os híbridos forem adequados e reprodutivos: a estabilidade pode ocorrer e a hibridização continua.

Após a especiação, as duas espécies separadas, mas intimamente relacionadas, podem continuar a produzir descendentes em uma área chamada zona híbrida. Pode ocorrer reforço, fusão ou estabilidade, dependendo das barreiras reprodutivas e da aptidão relativa dos híbridos.

Se duas espécies comem uma dieta diferente, mas uma das fontes de alimento é eliminada e ambas as espécies são forçadas a comer os mesmos alimentos, que mudança na zona híbrida é mais provável de ocorrer?

Os híbridos podem ser menos adequados do que os pais, mais adequados ou quase os mesmos. Normalmente, os híbridos tendem a ser menos aptos, portanto, essa reprodução diminui com o tempo, levando as duas espécies a divergir ainda mais em um processo que chamamos de reforço. Os cientistas usam esse termo porque o baixo sucesso dos híbridos reforça a especiação original. Se os híbridos forem tão adequados ou mais adequados que os pais, as duas espécies podem se fundir novamente em uma única espécie (Figura). Os cientistas também observaram que às vezes duas espécies permanecem separadas, mas também continuam a interagir para produzir alguns indivíduos. Os cientistas classificam isso como estabilidade porque nenhuma mudança real está ocorrendo.


Taxas variáveis ​​de especiação

Cientistas de todo o mundo estudam a especiação, documentando observações tanto de organismos vivos quanto daqueles encontrados no registro fóssil. À medida que suas ideias tomam forma e a pesquisa revela novos detalhes sobre como a vida evolui, eles desenvolvem modelos para ajudar a explicar as taxas de especiação. Em termos de quão rapidamente ocorre a especiação, dois padrões são atualmente observados: modelo de especiação gradual e modelo de equilíbrio pontuado.

No modelo de especiação gradual, as espécies divergem gradualmente ao longo do tempo em pequenos passos. No modelo de equilíbrio pontuado, uma nova espécie sofre mudanças rapidamente em relação à espécie original e, em seguida, permanece praticamente inalterada por longos períodos de tempo (Figura). Esse modelo de mudança inicial é chamado de equilíbrio pontuado, porque começa com uma mudança pontuada ou periódica e permanece em equilíbrio posteriormente. Embora o equilíbrio pontuado sugira um andamento mais rápido, ele não exclui necessariamente o gradualismo.


Papel dos procariontes nos ecossistemas

Os procariontes são onipresentes: não há nicho ou ecossistema em que não estejam presentes. Os procariontes desempenham muitos papéis nos ambientes que ocupam. Os papéis que desempenham nos ciclos do carbono e do nitrogênio são vitais para a vida na Terra. Além disso, o consenso científico atual sugere que as comunidades procarióticas metabolicamente interativas podem ter sido a base para o surgimento de células eucarióticas.

Procariontes e o ciclo do carbono

O carbono é um dos macronutrientes mais importantes e os procariontes desempenham um papel importante no ciclo do carbono ((Figura)). O ciclo do carbono rastreia o movimento do carbono dos compostos inorgânicos para os orgânicos e vice-versa. O carbono é reciclado através dos principais reservatórios da Terra: terra, atmosfera, ambientes aquáticos, sedimentos e rochas e biomassa. De certa forma, o ciclo do carbono ecoa o papel dos “quatro elementos” propostos inicialmente pelo antigo filósofo grego Empédocles: fogo, água, terra e ar. O dióxido de carbono é removido da atmosfera por plantas terrestres e procariontes marinhos e é devolvido à atmosfera por meio da respiração de organismos quimioorganotróficos, incluindo procariotos, fungos e animais. Embora o maior reservatório de carbono nos ecossistemas terrestres esteja em rochas e sedimentos, esse carbono não está prontamente disponível.

Os participantes do ciclo do carbono são aproximadamente divididos entre produtores, consumidores e decompositores de compostos de carbono orgânico. o produtores primários de compostos de carbono orgânico de CO2 são plantas terrestres e bactérias fotossintéticas. Uma grande quantidade de carbono disponível é encontrada em plantas terrestres vivas. Uma fonte relacionada de compostos de carbono é húmus, que é uma mistura de materiais orgânicos de plantas mortas e procariontes que resistiram à decomposição. (O termo & # 8220humus & # 8221 a propósito, é a raiz da palavra & # 8220humano. & # 8221) Consumidores como animais e outros heterótrofos usam compostos orgânicos gerados por produtores e liberam dióxido de carbono na atmosfera. Outras bactérias e fungos, chamados coletivamente decompositores , realizar a decomposição (decomposição) de plantas e animais e seus compostos orgânicos. A maior parte do dióxido de carbono na atmosfera é derivada da respiração de microorganismos que decompõem animais, plantas e húmus mortos.

Em ambientes aquosos e seus sedimentos anóxicos, há outro ciclo do carbono ocorrendo. Nesse caso, o ciclo é baseado em compostos de um carbono. Em sedimentos anóxicos, procariontes, principalmente arquéias, produzem metano (CH4) Este metano se move para a zona acima do sedimento, que é mais rica em oxigênio e suporta bactérias chamadas oxidantes de metano que oxida o metano em dióxido de carbono, que então retorna à atmosfera.

Procariotos e o ciclo do nitrogênio

O nitrogênio é um elemento muito importante para a vida porque é um dos principais constituintes das proteínas e dos ácidos nucléicos. É um macronutriente e, na natureza, é reciclado de compostos orgânicos para amônia, íons de amônia, nitrato, nitrito e nitrogênio gasoso por muitos processos, muitos dos quais realizados apenas por procariotos. Conforme ilustrado na (Figura), os procariotos são a chave para o ciclo do nitrogênio. A maior reserva de nitrogênio disponível no ecossistema terrestre é nitrogênio gasoso (N2) do ar, mas esse nitrogênio não é utilizável pelas plantas, que são os produtores primários. O nitrogênio gasoso é transformado ou "fixado" em formas mais prontamente disponíveis, como a amônia (NH3), por meio do processo de fixação de nitrogênio. Bactérias fixadoras de nitrogênio incluem Azotobacter no solo e as onipresentes cianobactérias fotossintéticas. Algumas bactérias fixadoras de nitrogênio, como Rhizobium, vivem em relações simbióticas nas raízes das leguminosas. Outra fonte de amônia é a amonificação, processo pelo qual a amônia é liberada durante a decomposição de compostos orgânicos contendo nitrogênio. O íon amônio é progressivamente oxidado por diferentes espécies de bactérias em um processo denominado nitrificação. O processo de nitrificação começa com a conversão de amônio em nitrito (NO2 & # 8211), e continua com a conversão de nitrito em nitrato. A nitrificação nos solos é realizada por bactérias pertencentes aos gêneros Nitrosomas, Nitrobacter, e
Nitrospira
. A maior parte do nitrogênio no solo está na forma de amônio (NH4 +) ou nitrato (NO3 & # 8211). A amônia e o nitrato podem ser usados ​​pelas plantas ou convertidos em outras formas.

A amônia liberada na atmosfera, no entanto, representa apenas 15 por cento do nitrogênio total liberado, o resto é como N2 e n2O (óxido nitroso). A amônia é catabolizada anaerobicamente por alguns procariontes, produzindo N2 como o produto final. Bactérias desnitrificantes revertem o processo de nitrificação, reduzindo o nitrato do solo a compostos gasosos como o N2O, NÃO e N2.


95 Taxas de reconexão e especiação

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Descrever os caminhos da evolução das espécies em zonas híbridas
  • Explique as duas principais teorias sobre taxas de especiação

A especiação ocorre ao longo de um período de tempo evolutivo, portanto, quando uma nova espécie surge, há um período de transição durante o qual as espécies intimamente relacionadas continuam a interagir.

Reconexão

Após a especiação, duas espécies podem se recombinar ou mesmo continuar interagindo indefinidamente. Organismos individuais irão acasalar com qualquer indivíduo próximo com quem eles sejam capazes de procriar. Chamamos uma área onde duas espécies intimamente relacionadas continuam a interagir e se reproduzir, formando híbridos, de zona híbrida. Com o tempo, a zona híbrida pode mudar dependendo da aptidão dos híbridos e das barreiras reprodutivas ((Figura)). Se os híbridos forem menos aptos do que os pais, ocorre o reforço de especiação e as espécies continuam a divergir até que não possam mais acasalar e produzir descendentes viáveis. Se as barreiras reprodutivas enfraquecem, ocorre a fusão e as duas espécies se tornam uma. As barreiras permanecem as mesmas se os híbridos forem adequados e reprodutivos: a estabilidade pode ocorrer e a hibridização continua.


Se duas espécies comem uma dieta diferente, mas uma das fontes de alimento é eliminada e ambas as espécies são forçadas a comer os mesmos alimentos, que mudança na zona híbrida é mais provável de ocorrer?

Os híbridos podem ser menos adequados do que os pais, mais adequados ou quase os mesmos. Normalmente, os híbridos tendem a ser menos aptos, portanto, essa reprodução diminui com o tempo, levando as duas espécies a divergir ainda mais em um processo que chamamos de reforço. Os cientistas usam esse termo porque o baixo sucesso dos híbridos & # 8217 reforça a especiação original. Se os híbridos são tão adequados ou mais adequados que os pais, as duas espécies podem se fundir novamente em uma espécie ((Figura)). Os cientistas também observaram que às vezes duas espécies permanecem separadas, mas também continuam a interagir para produzir alguns indivíduos. Os cientistas classificam isso como estabilidade porque nenhuma mudança real está ocorrendo.

Taxas variáveis ​​de especiação

Cientistas de todo o mundo estudam a especiação, documentando observações tanto de organismos vivos quanto daquelas encontradas no registro fóssil. À medida que suas ideias tomam forma e pesquisas revelam novos detalhes sobre como a vida evolui, eles desenvolvem modelos para ajudar a explicar as taxas de especiação. Em termos de quão rapidamente ocorre a especiação, podemos observar dois padrões atuais: modelo de especiação gradual e modelo de equilíbrio pontuado.

No modelo de especiação gradual, as espécies divergem gradualmente ao longo do tempo em pequenos passos. No modelo de equilíbrio pontuado, uma nova espécie sofre mudanças rapidamente em relação à espécie original e, em seguida, permanece praticamente inalterada por longos períodos de tempo ((Figura)). Chamamos esse modelo de mudança inicial de equilíbrio pontuado, porque ele começa com uma mudança pontuada ou periódica e permanece em equilíbrio posteriormente. Embora o equilíbrio pontuado sugira um andamento mais rápido, ele não exclui necessariamente o gradualismo.


Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma pequena população que experimenta uma rápida mudança em seu ambiente.
  2. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma grande população que vive em um clima estável.
  3. A especiação gradual é mais provável de ocorrer em espécies que vivem em um clima estável.
  4. A especiação gradual e o equilíbrio pontuado resultam na divergência das espécies.

O principal fator de influência nas mudanças na taxa de especiação são as condições ambientais. Sob algumas condições, a seleção ocorre de forma rápida ou radical. Considere uma espécie de caracóis que viveu com a mesma forma básica por muitos milhares de anos. As camadas de seus fósseis pareceriam semelhantes por muito tempo. Quando ocorre uma mudança no ambiente - como uma queda no nível da água - um pequeno número de organismos é separado do resto em um breve período de tempo, formando essencialmente uma grande e uma pequena população. A minúscula população enfrenta novas condições ambientais. Como seu pool genético rapidamente se tornou muito pequeno, qualquer variação que venha à tona e que ajude a sobreviver às novas condições torna-se a forma predominante.

Visite este site para continuar a história de especiação dos caracóis.

Resumo da Seção

A especiação não é uma divisão precisa: a sobreposição entre espécies intimamente relacionadas pode ocorrer em áreas chamadas de zonas híbridas. Os organismos se reproduzem com outros organismos semelhantes. A aptidão desses descendentes híbridos pode afetar o caminho evolutivo das duas espécies & # 8217. Os cientistas propõem dois modelos para a taxa de especiação: um modelo ilustra como uma espécie pode mudar lentamente ao longo do tempo. O outro modelo demonstra como a mudança pode ocorrer rapidamente de uma geração de pais para uma nova espécie. Ambos os modelos continuam a seguir os padrões de seleção natural.

Perguntas de conexão visual

(Figura) Se duas espécies comem uma dieta diferente, mas uma das fontes de alimento é eliminada e ambas as espécies são forçadas a comer os mesmos alimentos, qual alteração na zona híbrida é mais provável de ocorrer?

(Figura) A fusão é mais provável de ocorrer porque as duas espécies irão interagir mais e serão selecionadas características semelhantes na aquisição de alimentos.

(Figura) Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma pequena população que experimenta uma rápida mudança em seu ambiente.
  2. O equilíbrio pontuado é mais provável de ocorrer em uma grande população que vive em um clima estável.
  3. A especiação gradual é mais provável de ocorrer em espécies que vivem em um clima estável.
  4. A especiação gradual e o equilíbrio pontuado resultam na evolução de novas espécies.

Perguntas de revisão

Qual termo é usado para descrever a divergência contínua de espécies com base na baixa aptidão da prole híbrida?

Quais componentes de especiação teriam menos probabilidade de fazer parte do equilíbrio pontuado?

  1. uma divisão de populações
  2. uma mudança nas condições ambientais
  3. fluxo gênico contínuo entre todos os indivíduos
  4. um grande número de mutações ocorrendo ao mesmo tempo

Questões de pensamento crítico

O que os dois modelos de taxa de especiação têm em comum?

Ambos os modelos continuam em conformidade com as regras da seleção natural e as influências do fluxo gênico, deriva genética e mutação.

Descreva uma situação em que a reprodução híbrida faria com que duas espécies se fundissem em uma.

Se os descendentes híbridos forem tão adequados ou mais adequados que os pais, a reprodução provavelmente continuará entre as duas espécies e os híbridos, eventualmente trazendo todos os organismos sob a proteção de uma espécie.

Glossário


5.3: Reconexão e Taxas de Especiação - Biologia

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O processo de especiação é uma transição ao longo de um longo período de tempo evolutivo durante o qual as duas espécies continuam a interagir.

Por exemplo, após o isolamento dessas duas populações de peixes do lago, as barreiras reprodutivas podem enfraquecer e o fluxo gênico pode ocorrer novamente, fundindo as duas populações em uma novamente.

Se a prole for menos apta do que os pais, as duas populações continuarão a divergir, um processo denominado reforço. Porém, se a prole for mais apta do que os pais, eles continuarão a ser produzidos, um processo denominado estabilidade.

Esses mecanismos, juntamente com as condições ambientais, afetarão as taxas nas quais ocorre a especiação.

Algumas espécies evoluem em pequenos passos graduais, como essas duas populações de peixes, desenvolvendo lentamente padrões crípticos diferentes ou rapidamente e permanecem inalteradas por longos períodos de tempo.

30.3: Taxas de especiação

Visão geral

A especiação geralmente ocorre em uma longa escala de tempo evolutiva, durante a qual as espécies podem ser isoladas ou continuar a interagir. Se duas espécies emergentes começarem a cruzar, as barreiras reprodutivas podem ser fracas e o fluxo gênico pode ocorrer novamente. Nesse ponto, a seleção de híbridos entre as duas populações pode estabilizar o grupo recém-misturado em uma única população ou reforçar a distinção entre eles como novas espécies. A especiação pode ocorrer gradual ou rapidamente e, em alguns casos, é pontuada entre longos períodos sem mudança, seguidos por taxas rápidas de especiação.

Reconexão de Populações

Em casos de especiação em que duas ou mais populações ficaram isoladas por algum tempo, elas podem se reconectar. Por exemplo, em longos períodos de seca ou mudança climática, grandes lagos podem ser divididos em muitos lagos menores, isolando os habitantes. A vasta diversidade de espécies de peixes ciclídeos africanos foi alimentada, em parte, por períodos de tal fragmentação populacional. Quando as condições mudaram e lagos fragmentados se fundiram novamente, as populações isoladas voltaram a entrar em contato.

Quando ocorre a reconexão, se as barreiras reprodutivas pré-zigóticas são fracas, os indivíduos das duas populações diferentes podem começar a se reproduzir. Se a aptidão da prole híbrida for maior ou inalterada em comparação com os pais, as populações podem se integrar e se fundir. Esse processo é conhecido como estabilidade. No entanto, se a prole híbrida for menos apta do que a prole não mista das populações parentais ou se as barreiras pré-zigóticas à reprodução forem fortalecidas com o tempo, as duas populações continuarão a divergir mesmo no processo de simpatria e mdasha conhecido como reforço. Nos peixes ciclídeos, muitas novas linhagens e espécies provavelmente foram geradas dessa maneira.

Taxas de evolução e especiação

As espécies podem evoluir em taxas diferentes dependendo do tempo de geração, da força das pressões de seleção e das condições ambientais específicas. Normalmente, a mudança acontece lentamente, com alterações ocorrendo em pequenos incrementos ao longo do tempo até que uma nova espécie emerja que não cruze mais com outras espécies. Este conceito é conhecido como gradualismo filético. Por exemplo, se pássaros com bicos ligeiramente mais longos podem cavar mais fundo nas árvores em busca de larvas, toda a população pode inclinar-se para bicos mais longos com o tempo e, eventualmente, se tornar distinta de seus parentes de bico curto.

No entanto, também é possível que as espécies mudem com relativa rapidez. Isso está vinculado à teoria do equilíbrio pontuado, que afirma que as espécies podem passar por surtos de mudanças evolutivas rápidas, seguidas por longos períodos de permanência relativamente inalterada. O suporte para a teoria vem da observação de que algumas linhagens fósseis parecem mudar pouco por longos períodos de tempo e, em seguida, mostram mudanças rápidas no registro fóssil.

O gênero borboleta Heliconius mostra uma forte seleção para preservar o padrão de cor devido à seleção para mimetismo, e isso geralmente mantém as espécies estáveis, mesmo em simpatria com espécies irmãs estreitamente relacionadas. No entanto, a especiação rápida pode ocorrer no caso de mutação ou hibridização que produz um novo fenótipo & ldquofit & rdquo. A evolução geral e a especiação podem ocorrer de várias maneiras e em diferentes escalas de tempo.

Schluter, Dolph e Gina L. Conte. & ldquoGenética e especiação ecológica. & rdquo Proceedings of the National Academy of Sciences 106, nº Suplemento 1 (16 de junho de 2009): 9955 e ndash62. [Fonte]

Jablonski, David. & ldquo Abordagens para macroevolução: 1. Conceitos gerais e origem da variação. & rdquo Biologia evolucionária 44, não. 4 (2017): 427 e ndash50. [Fonte]

Brawand, David, Catherine E. Wagner, Yang I. Li, Milan Malinsky, Irene Keller, Shaohua Fan, Oleg Simakov, et al. & ldquoO substrato genômico para radiação adaptativa em peixes ciclídeos africanos. & rdquo Natureza 513, no. 7518 (18 de setembro de 2014): 375 e ndash81. [Fonte]


Requisitos e recursos do sistema

PyRate é escrito em Python 2.7 (usando o Numpy e Scipy bibliotecas Python Software Foundation. Referência da linguagem Python, versão 2.7. Disponível em http://www.python.org) e foi testado em diferentes sistemas operacionais UNIX. O programa suporta computação de probabilidade multithread e paralelização das execuções MCMC. o pirata_utilities.r script é escrito em R e é executado em plataforma cruzada usando o pacote ‘Fitdistrplus’ (Delignette-Muller et al. 2013 ).


Referências

Mayr E: Espécies Animais e Evolução. 1963, Cambridge, Reino Unido: Belknap Press

Kingdon J: Mamíferos da África Oriental: Um Atlas da Evolução na África. 1979, Chicago, IL: The University of Chicago Press, 3B:

Le Pendu Y, Ciofolo I: movimentos sazonais de girafas no Níger. J Trop Ecol. 1999, 15: 341-353. 10.1017 / S0266467499000863.

van der Jeugd HP, Prins HHT: Movimentos e estrutura de grupo da girafa (Giraffa camelopardalis) no Parque Nacional do Lago Manyara, na Tanzânia. J Zool Lond. 2000, 251: 15-21.

Bohonak AJ: Dispersão, fluxo gênico e estrutura populacional. Q Rev Biol. 1999, 74: 21-45. 10.1086 / 392950.

Comstock KE, Georgiadis N, Pecon-Slattery J, Roca AL, Ostrander EA, O'Brien SJ, Wasser SK: Padrões de variação genética entre as populações de elefantes africanos. Mol Ecol. 2002, 11: 2489-2498. 10.1046 / j.1365-294X.2002.01615.x.

Van Hooft WF, Groen AF, Prins HHT: Análise de microssatélites da diversidade genética em búfalos africanos (Syncerus caffer) populações em toda a África. Mol Ecol. 2000, 9: 2017-2025. 10.1046 / j.1365-294X.2000.01101.x.

Lydekker R: Na subespécie de Giraffa camelopardalis. Proc Zool Soc Lond. 1904, 1: 202-207.

Singer R, Boné EL: Modern giraffes and the fossil Giraffids of Africa. Ann S Afr Mus. 1960, 45: 375-548.

Hassanin A, Ropiquet A, Gourmand A-L, Chardonnet B, Rigoulet J: Variabilidade do DNA mitocondrial em Giraffa camelopardalis: consequências para a taxonomia, filogeografia e conservação de girafas na África Ocidental e Central. C R Biologies. 2007, 330: 265-274. 10.1016 / j.crvi.2007.02.008.

Dagg AI, Foster JB: A Girafa: sua Biologia, Comportamento e Ecologia. 1982, Melbourne, FL: Krieger Publishing Company

Kingdon J: The Kingdon Field Guide to African Mammals. 1997, San Diego, CA: Academic Press

East R: Banco de dados de antílopes africanos. 1998, Gland, Suíça e Cambridge, Reino Unido: IUCN / SSC Antelope Specialist Group

Grubb PJ: Artiodactyla. Espécies de Mamíferos do Mundo: Uma Referência Taxonômica e Geográfica. Editado por: Wilson DE, Reeder DM. 2005, Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press, 637-722.

Dagg AI: A subvalorização da girafa. J Mammal. 1962, 43: 550-552. 10.2307 / 1376925.

Stott K: Graduação de girafa no Quênia. J Mammal. 1959, 40: 251-10.2307 / 1376452.

Stott K: Comentários adicionais sobre a gradação de girafas no Quênia e variações de marcação não relatadas em girafas reticuladas e Masai. Mamíferos. 1981, 45: 261-263.

Roca AL, Georgiadis N, O'Brien SJ: Cytonuclear genomic dissociation in African elephant species. Nat Genet. 2005, 37: 96-100.

Nielsen R, Wakeley J: Distinguir migração de isolamento: uma abordagem de Monte Carlo da cadeia de Markov. Genética. 2001, 158: 885-896.

Schneider S, Roessli D, Excoffier L: Arlequin 2.0: a Software for Population Genetics Data Analysis. 2000, Genebra, Suíça: Laboratório de Genética e Biometria, Universidade de Genebra

Mitchell G, Skinner JD: Sobre a origem, evolução e filogenia das girafas Giraffa camelopardalis. Trans Roy Soc S Afr. 2003, 58: 51-73.

Huebinger RM, Pierson DJ, De Maar TW, Brown DM, Brenneman RA, Louis EE: Caracterização de 16 loci marcadores microssatélites na girafa Maasai (Giraffa camelopardalis tippelskirchi) Mol Ecol Notes. 2002, 2: 531-533. 10.1046 / j.1471-8286.2002.00307.x.

Pritchard JK, Stephens M, Donnelly P: Inferência da estrutura da população usando dados de genótipo multilocus. Genética. 2000, 155: 945-959.

deMenocal PB, Bloemendal J: Variabilidade climática Plio-Pleistoceno na África subtropical e o paleoambiente da evolução dos hominídeos: uma abordagem combinada de modelo de dados. Paleoclima e evolução, com ênfase nas origens humanas. Editado por: Vrba ES, Denton GH, Partridge TC, Burckle LH. 1995, New Haven, CT: Yale University Press, 262-288.

deMenocal PB: clima africano do Plio-Pleistoceno. Ciência. 1995, 270: 53-59. 10.1126 / science.270.5233.53.

Clark PU, Alley RB, Pollard D: influências do lençol de gelo do hemisfério norte na mudança climática global. Ciência. 1999, 286: 1104-1111. 10.1126 / science.286.5442.1104.

deMenocal PB: Mudanças climáticas africanas e evolução da fauna durante o Plioceno-Pleistoceno. Earth Planet Sci Lett. 2004, 220: 3-24. 10.1016 / S0012-821X (04) 00003-2.

Trauth MH, Maslin MA, Deino A, Strecker MR: História de umidade final do Cenozóico da África Oriental. Ciência. 2005, 309: 2051-2053. 10.1126 / science.1112964.

Stokes S, Haynes G, Thomas DSG, Horrocks JL, Higginson M, Malifa M: Aridez pontuada no sul da África durante o último ciclo glacial: a cronologia da construção linear de dunas no nordeste do Kalahari. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol. 1998, 137: 305-322. 10.1016 / S0031-0182 (97) 00106-5.

Hewitt GM: A estrutura da biodiversidade - percepções da filogeografia molecular. Front Zool. 2004, 1: 4-19. 10.1186 / 1742-9994-1-4.

Arctander P, Johansen C, Coutellec-Vreto M-A: Filogeografia de três bovídeos africanos estreitamente relacionados (Tribo Alcelaphini). Mol Biol Evol. 1999, 16: 1724-1739.

Flagstad O, Syvertsen PO, Stenseth NC, Jakobsen KS: Mudanças ambientais e taxas de evolução: o padrão filogeográfico dentro do complexo hartebeest em relação à variação climática. Proc R Soc Lond B. 2001, 268: 667-677. 10.1098 / rspb.2000.1416.

Vrba ES: O registro fóssil de antílopes africanos (Mammalia, Bovidae) em relação à evolução humana e paleoclima. Paleoclima e evolução, com ênfase nas origens humanas. Editado por: Vrba ES, Denton GH, Partridge TC, Burckle LH. 1995, New Haven, CT: Yale University Press, 385-424.

Potts R: Evolução e variabilidade climática. Ciência. 1996, 273: 922-923. 10.1126 / science.273.5277.922.

Grubb P: Processos evolutivos implícitos nos padrões de distribuição dos mamíferos africanos modernos. Biogeografia Africana, Mudanças Climáticas e Evolução. Editado por: Bromage TG, Schrenk F. 1999, Oxford, Reino Unido: Oxford University Press, 150-164.

Zhang X, Friedl MA, Schaaf CB, Strahler AH: Monitorando a resposta da fenologia da vegetação à precipitação na África por meio do acoplamento de instrumentos MODIS e TRMM. J Geophys Res. 2005, 110: 101029 / 2004JD005263.

Sinclair ARE, Mduma SA, Arcese P: O que determina a fenologia e a sincronia da criação de ungulados em Serengeti ?. Ecologia. 2000, 81: 2100-2111.

Dagg AI: Giraffa camelopardalis . Espécies de Mamíferos. 1971, 5: 1-8. 10.2307 / 3503830.

Ansell WF: Family Giraffidae. The Mammals of Africa: An Identification Manual. Edited by: Meester J, Setzer HW. 1971, Washington, DC: Smithsonian Institution Press, 1-84.

Kendrick KM, Hinton MR, Atkins K, Haupt MA, Skinner JD: Mothers determine sexual preferences. Natureza. 1998, 395: 229-230. 10.1038/26129.

Laland KN: On the evolutionary consequences of sexual imprinting. Evolução. 1994, 48: 477-489. 10.2307/2410106.

Owens IPF, Rowe C, Thomas ALR: Sexual selection, speciation and imprinting: separating the sheep from the goats. Trends Ecol Evol. 1999, 14: 131-132. 10.1016/S0169-5347(98)01578-X.

Verzijden MN, Lachlan RF, Servedio MR: Female mate-choice behavior and sympatric speciation. Evolução. 2005, 59: 2097-2108.

Pratt DM, Anderson VF: Giraffe cow-calf relationships and social development of the calf in the Serengeti. Zeit Tierpsychol. 1979, 51: 233-251.

Cracraft J: Species concepts and speciation analysis. Curr Ornithol. 1983, 1: 159-187.

de Queiroz K: Ernst Mayr and the modern concept of species. Proc Natl Acad Sei USA. 2005, 102: 6600-6607. 10.1073/pnas.0502030102.

Coyne JA, Orr HA: Speciation. 2004, Sunderland, UK: Sinauer

Moritz CM: Defining "Evolutionary Significant Units" for conservation. Trends Ecol Evol. 1994, 9: 373-375. 10.1016/0169-5347(94)90057-4.

Fraser DF, Bernatchez L: Adaptive evolutionary conservation: towards a unified concept for defining conservation units. Mol Ecol. 2001, 10: 2741-2752.

Ciofolo I: West Africa's last giraffes: the conflict between development and conservation. J Trop Ecol. 1995, 11: 577-588.

IUCN Red List of Threatened Species. [http://www.redlist.org/]

Daugherty CH, Cree A, Hay JM, Thompson MB: Neglected taxonomy and continuing extinctions of tuatara (Sphenodon) Natureza. 1990, 347: 177-179. 10.1038/347177a0.

Shields GF, Kocher TD: Phylogenetic relationships of North American ursids based on analysis of mitochondrial DNA. Evolução. 1991, 45: 218-221. 10.2307/2409495.

Kocher TD, Thomas WK, Meyer A, Edwards SV, Pääbo S, Villablanca FX, Wilson AC: Dynamics of mitochondrial DNA evolution in animals amplification and sequencing with conserved primers. Proc Natl Acad Sei USA. 1989, 86: 6196-6200. 10.1073/pnas.86.16.6196.

Irwin DM, Kocher TD, Wilson AC: Evolution of the cytochrome b gene of mammals. J Mol Evol. 1991, 32: 128-144. 10.1007/BF02515385.

Posada D, Crandall KA: MODELTEST: testing the model of DNA substitution. Bioinformática. 1998, 14: 817-818. 10.1093/bioinformatics/14.9.817.

Swofford DL: PAUP*Version 4.0. 2002, Sunderland, UK: Sinauer

Jobb G, von Haesler A, Strimmer K: TREEFINDER: a powerful graphical analysis environment for molecular phylogenetics. BMC Evol Biol. 2004, 4: 18-26. 10.1186/1471-2148-4-18.

Hasegawa M, Kishino H, Yano T: Dating the human-ape splitting by a molecular clock of mitochondrial DNA. J Mol Evol. 1985, 22: 160-174. 10.1007/BF02101694.

Van Ooseterhaut C, Hutchinson WF, Wills DPM, Shipley P: MICRO-CHECKER: software for identifying and correcting genotyping errors in microsatellite data. Mol Ecol Notes. 2004, 4: 535-538. 10.1111/j.1471-8286.2004.00684.x.

Dieringer D, Schlötterer C: Microsatellite analyzer (MSA): a platform independent analysis tool for large microsatellite data sets. Mol Ecol Notes. 2003, 3: 167-169. 10.1046/j.1471-8286.2003.00351.x.

Peakall R, Smouse PE: GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol Ecol Notes. 2006, 6: 288-295. 10.1111/j.1471-8286.2005.01155.x.

Raymond M, Rousset F: GENEPOP (version 1.2): Population genetics software for exact tests and ecumenicism. J Hered. 1995, 86: 248-249.

Rice WR: Analyzing tables of statistical tests. Evolução. 1989, 43: 223-225. 10.2307/2409177.

Nei M: Molecular Evolutionary Genetics. 1987, New York: Columbia University Press

Piry S, Alapetite A, Cornuet J-M, Paetkau D, Baudouin L, Estoup A: GENECLASS2: a software for genetic assignment and first-generation migrant detection. J Hered. 2004, 9: 536-539. 10.1093/jhered/esh074.

Rannala B, Mountain JL: Detecting immigration by using multilocus genotypes. Proc Nat Acad Sci USA. 1997, 94: 9197-9201. 10.1073/pnas.94.17.9197.

Paetkau D, Slade R, Burden M, Estoup A: Direct, real-time estimation of migration rate using assignment methods: a simulation-based exploration of accuracy and power. Mol Ecol. 2004, 13: 55-65. 10.1046/j.1365-294X.2004.02008.x.

Goudet J: Fstat v2.9.3.2. 2002, Lausanne, Switzerland: UNIL, Institute of Ecology

Nei M: Genetic distance between populations. Amer Nat. 1972, 108: 283-282. 10.1086/282771.

Wilson GA, Rannala B: Bayesian inference of recent migration rates using multilocus genotypes. Genética. 2003, 163: 1177-1191.


Biotic Immigration Events (BIMEs) record the large-scale dispersal of taxa from one biogeographic area to another and have significantly impacted biodiversity throughout geologic time. BIMEs associated with biodiversity increases have been linked to ecologic and evolutionary processes including niche partitioning, species packing, and higher speciation rates. Yet substantial biodiversity decline has also been documented following BIMEs due to elevated extinction and/or reduced speciation rates. In this review, we develop a conceptual model for biodiversity accumulation that links BIMEs and geographic isolation with local (α) diversity, regional (β) diversity, and global (γ) diversity metrics. Within the model, BIME intervals are characterized by colonization of existing species within new geographic regions and a lack of successful speciation events. Thus, there is no change in γ-diversity, and α-diversity increases at the cost of β-diversity. An interval of regional isolation follows in which lineage splitting results in successful speciation events and diversity increases across all three metrics. Alternation of these two regimes can result in substantial biodiversity accumulation.

We tested this conceptual model using a series of case studies from the paleontological record. We primarily focus on two intervals during the Middle through Late Ordovician Period (470–458 Ma): the globally pervasive BIMEs during the Great Ordovician Biodiversification Event (GOBE) and a regional BIME, the Richmondian Invasion. We further test the conceptual model by examining the Great Devonian Interchange, Neogene mollusk migrations and diversification, and the Great American Biotic Interchange. Paleontological data accord well with model predictions.

Constraining the mechanisms of biodiversity accumulation provides context for conservation biology. Because α-, β-, and γ-diversity are semi-independent, different techniques should be considered for sustaining various diversity partitions. Maintaining natural migration routes and population sizes among isolated regions are vital to preserving both extant biodiversity and biogeographic pathways requisite for future diversity generation.


Afiliações

South African National Biodiversity Institute, Kirstenbosch Research Centre, Private Bag X7, Claremont, Cape Town, 7735, Republic of South Africa

Department of Biology, Memorial University, St. John's, Newfoundland, A1B 3X9, Canada

Flinders University, GPO Box 2100, Adelaide, South Australia, 5001

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