La spéciation décrit la formation d’une ou de plusieurs espèces nouvelles à partir d’une ou parfois de plusieurs espèces d’origine. Les espèces qui en résultent sont distinctes des espèces parentales et, en général, il existe des obstacles à la reproduction. Il y a deux mécanismes primaires, la spéciation avec et sans isolement géographique : la spéciation allopatrique et sympatrique, respectivement.
Dans la spéciation allopatrique, le flux de gènes entre deux populations d’une même espèce est bloquée par une barrière géographique, comme une chaîne de montagnes ou la fragmentation de l’habitat. C’est ce qu’on appelle la vicariance. Par exemple, une sécheresse peut faire baisser le niveau de l’eau dans un grand lac, laissant deux plans d’eau plus petits dans lesquels les habitants sont séparés les uns des autres.
Une fois isolés, les individus de ces populations peuvent faire face à des pressions externes différentes, telles que le climat, la disponibilité des ressources ou la prédation. Ces différences dans la sélection naturelle combinées à la déviation génétique et à la mutation sur de nombreuses générations de séparation finissent par faire en sorte que les deux populations deviennent des espèces distinctes. Cela a été observé dans les lacs contenant des poissons cichlidés africains, qui présentent un vaste éventail d’espèces, dont beaucoup ont probablement évolué en raison de l’allopatrie.
La dispersion peut également entraîner la spéciation allopatrique. Par exemple, l’espèce parasitaire de l’anémone de mer Edwardsiella lineata vit sur la côte est de l’Amérique du Nord. Elle a une espèce sœur étroitement apparentée, E. carnea, qui habite les océans des côtes suédoises et norvégiennes. La dispersion d’E. lineata, probablement transportées à leur stade larvaire comme des parasites dans les cténophores, a pu conduire à l’établissement d’une nouvelle population sur la côte scandinave. Cette nouvelle population génétiquement isolée a ensuite divergé au fil du temps pour devenir une espèce distincte maintenant connue sous le nom d’ E. carnea.
La spéciation peut également se produire sans barrières géographiques. Par exemple, certains lacs de cratères en Islande contiennent de multiples espèces de poissons étroitement apparentées qui ont presque certainement évolué en sympatrie parce que l’isolement géographique est impossible en raison de la forme de leur habitat. Cependant, la spéciation sympatrique est sans doute plus difficile à réaliser. En sympatrie, les espèces membres entrent encore en contact les unes avec les autres et, éventuellement, se rencontrent et échangent des gènes. La recombinaison chromosomique se produirait probablement fréquemment, du moins au début de la séparation, et briserait des groupes de gènes co-adaptés nécessaires à la formation de nouvelles espèces. Bien que moins fréquente que la spéciation allopatrique, il existe des exemples de divergence génétique et de spéciation dans la sympatrie. Les changements sont motivés par des facteurs tels que la différenciation de l’habitat, la sélection sexuelle et la polyploïdie, qui créent des obstacles à l’échange d’informations génétiques.
La spéciation sympatrique peut se produire lorsque des sous-ensembles d’une espèce évoluent pour exploiter différents habitats ou ressources dans une même zone géographique. Par exemple, la sous-espèce du géospize à bec moyen, Geospiza fortis, qui se trouve sur l’île de Santa Cruz dans les Galapagos montrent des signes de divergence génétique basée sur la taille du bec. La morphologie du bec chez cette espèce est conforme à deux idéaux de taille différente, petit et grand, basés sur la taille et la dureté des graines qu’elle s’est spécialisée à consommer (un exemple de différenciation de l’habitat). Cependant, en raison de la sélection naturelle, les oiseaux avec des tailles intermédiaires de bec n’ont pas été choisis parce que leurs taux de survie étaient inférieurs.
De nouvelles espèces peuvent également être créées par le biais de la polyploïdie, un mécanisme relativement commun chez les plantes. Habituellement, cela est dû à des erreurs aléatoires pendant la division cellulaire entraînant des lots supplémentaires de chromosomes. Les hybrides polyploïdes ainsi produits seront probablement incapables de s’accoupler avec les lignées parentales diploïdes, et produisent plutôt une progéniture fertile par autopollinisation ou par l’accouplement avec d’autres hybrides polyploïdes. Par conséquent, une telle spéciation polyploïde peut générer de nouvelles espèces végétales en une seule génération. Les analyses suggèrent que de 47 % à 100 % des espèces de plantes fleuries peuvent être retracées à un événement polyploïde à un moment donné dans leur histoire évolutive.
