L'emergere di una nuova specie è un evento importante nell'evoluzione. Tipicamente, è un processo lento in cui due popolazioni diventano gradualmente sempre più diverse l'una dall'altra fino a quando non possono più incrociarsi. Perché le popolazioni divergano in questo modo, devono essere geneticamente isolate - in altre parole, devono accoppiarsi raramente o mai più. Senza l'isolamento genetico, l'accoppiamento porterà allo scambio di geni tra le popolazioni e minimizzerà le differenze tra loro in modo che non divergano. Le popolazioni possono diventare geneticamente isolate l'una dall'altra in molti modi diversi.

Allopatry

Il tipo più semplice di isolamento genetico è attraverso l'allopatia, o separazione geografica, dove due popolazioni sono separate da un qualche tipo di fisico barriera quindi non sono in grado di scambiare le persone e l'accoppiamento. Se un seme di una pianta viene portato via dal vento e finisce per centinaia di chilometri dalla sua pianta madre, per esempio, troverà una nuova popolazione che non può incrociarsi con la vecchia perché è troppo lontana. Ora le due popolazioni possono gradualmente divergere ed evolvere fino a diventare così diverse da essere diverse specie. L'esempio più famoso sono i fringuelli delle isole Gallapagos. I fringillidi sono raramente in grado di attraversare da un'isola all'altra a causa delle acque oceaniche, quindi le popolazioni su diverse isole sono in gran parte isolate e si sono gradualmente evolute in specie separate.

Isolamento parapatico

A volte non ci sono barriere fisiche all'accoppiamento, ma una popolazione può gradualmente dividersi in gruppi geneticamente isolati perché gli individui hanno maggiori probabilità di accoppiarsi con i loro vicini. Questo tipo di processo è chiamato speciazione parapatrica. Un esempio osservato è Anthoxanthum odoratum, o erba di bufalo. Alcune varietà di erba sono più tolleranti dell'inquinamento da metalli pesanti rispetto ad altre e quindi possono crescere vicino alle miniere con terreni inquinati. Sebbene queste varietà possano in teoria incrociarsi con erba di bufalo in altre regioni non inquinate, in pratica tendono a riprodursi esclusivamente con vicini vicini, quindi le varietà che fioriscono vicino alle miniere stanno gradualmente divergendo da altre popolazioni.

Speciazione simpatrica

Nella speciazione simpatrica, una sub-popolazione gradualmente diventa geneticamente isolata perché sta sfruttando una nuova risorsa nel suo ambiente. L'esempio più comune è il verme delle mele. In origine queste mosche deponevano le loro uova solo sui biancospini, ma quando i coloni americani introdussero i meli, le mosche iniziarono a deporre le uova anche su questi. In generale, tuttavia, le femmine di questa specie amano deporre le uova sullo stesso tipo di frutto in cui sono cresciute ei maschi sembrano preferire le femmine a cui piace il loro tipo di frutta. Quindi i maschi e le femmine che crescono sui biancospini tendono ad accoppiarsi l'uno con l'altro, ma non con i maschi e le femmine che crescono sulle mele. Nel tempo, queste preferenze hanno gradualmente portato all'emergere di due distinte popolazioni che sono geneticamente differenti l'una dall'altra anche se condividono lo stesso territorio.

Meccanismi dell'evoluzione

Una volta due popolazioni sono geneticamente isolati, possono divergere attraverso uno dei due meccanismi: selezione naturale o deriva genetica. Nella selezione naturale, pressioni ambientali come malattie o risorse limitate assicurano che gli individui con determinati geni lascino più figli di altri. Di conseguenza, quei geni diventano più comuni nella popolazione nel tempo. Nella deriva genetica, al contrario, un evento casuale come un uragano spazza via gli individui in modo non selettivo in modo che alcuni geni diventino più comuni mentre altri vengono eliminati - non perché quei geni siano migliori o peggiori degli altri, ma perché un evento casuale viene cancellato fuori gli individui che li portano. Un esempio comune di deriva genetica è l'effetto fondatore, in cui alcuni individui si danno da soli e formano una nuova popolazione. Anche se i geni trasportati da questi individui erano rari nella popolazione anziana, ora saranno comuni nel nuovo.