miniatura|Els pinsans de Darwin són catorze espècies d'aus descobertes per Charles Darwin a les illes Galàpagos durant el seu viatge a bord de lHMS Beagle. Aquestes espècies de pinsans han evolucionat a partir d'un sol ancestre comú adaptant-se a diferents fonts d'aliment (insectes, fruits, llavors) motiu pel qual la grandària i forma del bec s'ha anat diferenciant notòriament.Grant PR, Grant BR. Science. 2006. Evolution of character displacement in Darwin's finches. Jul 14;313(5784):224-6. Aquestes diferències es mantenen a través del temps gràcies a l'existència de mecanismes d'aïllament reproductiu: barreres geogràfiques, ecològiques i sexuals que impedeixen que els membres d'aquestes catorze espècies s'aparellin entre si i formen híbrids.Huber, S.K., Luis Fernando De León, Andrew P Hendry, Eldredge Bermingham, & Jeffrey Podos. 2007. Reproductive isolation of sympatric morphs in a population of Darwin's finches. Proc Biol Sci. 2007 July 22; 274(1619): 1709–1714. En biologia, laïllament reproductiu o les barreres a la hibridació són el conjunt de característiques, comportaments i processos fisiològics que impedeixen que els membres de dues espècies diferents puguin creuar o aparellar-se entre si, produir descendència o que la mateixa sigui viable o fèrtil. Aquestes barreres constitueixen una fase indispensable en la formació de noves espècies (especiació), ja que mantenen les característiques pròpies de les mateixes a través del temps pel fet que disminueixen, o directament impedeixen, el flux genètic entre els individus de diferents espècies.Baker, H G. 1959. Reproductive methods as factors in speciation in flowering plants. Cold Spring Harb Symp quant Biol, 24, 177-191.Barton, N., & B. O. Bengtsson. 1986. The barrier to genetic exchange between hybridising populations. Heredity 57: 357–376.Strickberger, M. 1978. Genética. Omega, Barcelona, España, p.: 874-879. Futuyma, D. 1998. Evolutionary biology (3ª edición). Sinauer, Sunderland.
S'han proposat diverses classificacions dels mecanismes d'aïllament reproductiu. El zoòleg Ernst Mayr els ha classificat en dues categories àmplies: mecanismes precopulatoris i poscopulatoris. Els primers actuen abans que es pugui produir la fecundació (és a dir, abans de l'aparellament en el cas dels animals o de la pol·linització en el cas de les plantes). Aquests mecanismes precopulatoris, també anomenats «barreres externes a la hibridació», són les separacions físiques en el temps, l'espai, ambients, nínxols ecològics específics i diferències en el comportament que impedeixen l'aparellament o la pol·linizació.Stebbins, J.L. 1950. Variation and evolution in plants. Adv. Agron. 29:39-81. Els mecanismes poscopulatoris, o «barreres internes a la hibridació», en canvi, operen a través de la manca d'harmonia entre els sistemes fisiològics, reproductius o citològics dels individus pertanyents a diferents espècies.Mayr, E. 1963. Animal species and evolution. Harvard University Press, Cambridge. Els diferents mecanismes d'aïllament reproductiu estan controlats genèticament i s'ha demostrat experimentalment que poden evolucionar tant en espècies amb una distribució geogràfica que se superposa (espècies simpàtriques), o bé, com a resultat de la divergència adaptativa que acompanya l'evolució al·lopàtrica d'aquestes.
Mecanismes d'aïllament abans de l'aparellament o precopulatoris Els mecanismes d'aïllament precopulatoris són els més econòmics des del punt de vista de l'eficàcia biològica d'una població, ja que no es "malgasten" recursos en la producció de descendència que pot ser feble, inviable o estèril.
Aïllament estacional o d'hàbitat Tots els factors que impedeixin la trobada d'individus potencialment aparellables aïllaran reproductivament als membres d'espècies diferents. Dos tipus de barreres garanteixen aquest tipus d'aïllament reproductiu: les diferències d'hàbitat i les diferències en l'estació de maduresa sexual o de floració.Levine, L. 1979. Biología del gen. Ed. Omega, Barcelona. Wiens, J. 2004. SPECIATION AND ECOLOGY REVISITED: PHYLOGENETIC NICHE CONSERVATISM AND THE ORIGIN OF SPECIES. Evolution 58: 193-197. DOI: 10.1111/j.0014-3820.2004.tb01586.x http://dx.doi.org/10.1111/j.0014-3820.2004.tb01586.x.
Un exemple de diferència ecològica o d'hàbitat que impedeix la trobada de parelles potencials és el de dues espècies de peixos del gènere Gasterosteus. Una d'aquestes espècies viu tot l'any en aigua dolça, especialment en petits rierols. L'altra, en canvi, viu al mar durant l'hivern, però a la primavera i l'estiu emigra als estuaris dels rius per reproduir-se. Els membres de les dues poblacions estan aïllats reproductivament causa de les seves adaptacions a diferents concentracions salines. Un exemple d'aïllament reproductiu a causa de diferències a l'estació d'aparellament el constitueixen les espècies de gripaus Bufo americanus i Bufo fowleri. Els membres d'aquestes espècies poden ser creuats amb èxit en el laboratori, produint híbrids vigorosos i fèrtils. No obstant això, tals aparellaments no ocorren en la naturalesa tot i que les distribucions geogràfiques de les dues espècies se superposen. La causa d'aquesta absència d'aparellaments interespecífics és que B. americanus s'aparella a principis d'estiu i B. fowleri ho fa cap a finals d'aquesta estació. Algunes espècies de plantes, com ara Trades canaliculata i Trades subaspera per exemple, són simpàtriques en tota la seva distribució geogràfica i, però, es troben reproductivament aïllades entre si pel fet que floreixen en estacions diferents. A més, una d'aquestes espècies creix en zones assolellades i l'altra en zones d'ombra intensa.
Aïllament sexual, per comportament o per conducta Els diferents rituals de festeig en les espècies d'animals creen barreres reproductives summament potents, denominades aïllament sexual o per comportament, les quals mantenen aïllades a les espècies emparentades en la majoria dels grups del regne animal. En les espècies dioiques, els mascles i les femelles s'han de trobar, realitzar els complexos rituals de festeig i aparellament i finalment copular o bé deixar anar en l'ambient les seves gàmetes per fer possible la fecundació.
miniatura|Els cants de les aus, insectes i molts altres animals són part d'un ritual per atraure parelles potencials de la seva pròpia espècie. El cant presenta patrons específics només recognoscibles per membres de la mateixa espècie, per la qual cosa constitueix un mecanisme d'aïllament reproductiu. El so gravat és el del cant d'una espècie de cigala, registrat a Lower Hutt, Nova Zelanda, el 15 de febrer de 2006.
Les danses nupcials, els cants dels mascles per atraure les femelles o les carícies en la parella, són exemples de comportaments típics del seguici que permeten, alhora que conèixer-se, aïllar-se reproductivament. Això es deu al fet que cadascuna de les etapes del seguici, depèn del comportament del congènere. El mascle només passarà a una segona etapa d'exhibició si la femella mostra una determinada resposta en el seu comportament, i passarà a una tercera només quan ella realitzi un segon comportament clau. Successivament, els comportaments de tots dos es van encadenant, coordinant, sincronitzant en el temps i determinant finalment la còpula o l'alliberament dels gàmetes al medi ambient. Cap animal que no estigui fisiològicament apte per a la fertilització podrà completar aquesta exigent cadena de comportament. De fet, la més lleu diferència entre els patrons de festeig entre dues espècies és condició suficient per evitar l'aparellament. Un exemple seria el patró específic del cant actua com un mecanisme d'aïllament entre diferents espècies de llagostes del gènere Chorthippus, i en les cigales del gènere Magicicada, les quals el so del seu cant s'emet a diferents freqüències si les espècies apareixen en simpatria.Marshall, D.C. y Cooley, J.R. 2000. Reproductive character displacement and speciation in periodical cicadas, with description of a new species, 13-years Magicicada neotredecim. Evolution 54:1313-1325.
Fins i tot en el cas que les diferències morfològiques entre les dues espècies siguin mínimes, les diferències en el comportament poden ser suficients per evitar la còpula. D'aquesta manera, per exemple, la Drosophila melanogaster i la D. simulans, considerades espècies bessones per la seva gran semblança morfològica, no s'aparellaran entre si encara que es criïn i mantinguin conjuntament en el laboratori. La Drosophila ananassae i la D. pallidosa són dues espècies bessones de Melanèsia. En la naturalesa rares vegades es produeixen híbrids, tot i que en el laboratori si s'obtenen descendents fèrtils. Els estudis de comportament sexual indiquen que els mascles festegen a les femelles de les dues espècies però les femelles mostren una preferència molt acusada pels mascles de la seva pròpia espècie els quals accepten amb facilitat.
Un factor causal important en l'aïllament sexual de les espècies d'insectes són les feromones. La funció d'aquests compostos és bàsicament la de permetre la identificació dels individus de la mateixa espècie i de diferent o del mateix sexe per mitjà de l'olfacte. Quan les feromones són volàtils funcionen com un senyal químic de llarg abast. En altres casos el seu abast és reduït i s'han de percebre a curta distància o per contacte. En les espècies del grup melanogaster de Drosophila, les feromones de les femelles són mescles de diferents compostos, havent casos en què hi ha un clar dimorfisme en el tipus i/o en la quantitat de compostos presents en cada sexe. Com també hi ha diferències de quantitat i de qualitat entre espècies relacionades, se suposa que les feromones poden servir per discriminar individus d'altres espècies. Un exemple clar del paper de les feromones en l'aïllament sexual l'ofereix l'"arna del blat de moro" del gènere Ostrinia. A Europa existeixen dues espècies bessones d'aquest gènere que es creuen entre si molt rarament. Les femelles d'ambdues espècies produeixen feromones que porten un compost volàtil amb dos isòmers, E i Z. Mentre una espècie produeix en un 99% l'isòmer E, les femelles de l'altra produeixen en un 99% l'isòmer Z. Aquesta producció està controlada per un sol locus, i l'híbrid interespecífic és intermedi en la producció dels isòmers. Els mascles, per la seva banda, detecten gairebé exclusivament l'isòmer que emeten les femelles de la seva pròpia espècie, de manera que la hibridació, encara que possible, és molt infreqüent. La percepció de les feromones en els mascles dOstrinia està controlada per un sol gen, el qual és diferent del que controla la producció d'isòmers. Els mascles híbrids, produïts en creuar les dues espècies entre si, mostren una resposta intermèdia davant les olors d'un i altre tipus.
L'aïllament sexual entre dues espècies pot ser asimètric, és a dir, que els aparellaments que produeixen descendència només admeten que una de les dues espècies funcioni com a progenitor femení i l'altra com a masculí, mentre que l'encreuament recíproc no pot realitzar-se. Així, més de la meitat dels llops mostrejats a la regió dels Grans Llacs d'Amèrica del Nord exhibeixen seqüències d'ADN mitocondrial de coiots. No obstant això, mai es troben en les poblacions de coiots seqüències d'ADN mitocondrial de llops. Probablement això reflecteix una asimetria en els aparellaments interespecífics deguda a la diferència en grandària entre les dues espècies: els mascles de llop, aprofitant la seva major grandària, s'aparellen amb femelles de coiot, però les femelles de llop i els mascles de coiot no es creuen.Lehman, N., A. Eisenhawer, K. Hansen, D. L. Mech, R. O. Peterson Y R. K. Wayne (1991). Introgression of coyote mitochondrial DNA into sympatric North American gray wolf populations. Evolution, 45: 104-119
Aïllament mecànic