La radiation évolutive est un processus par lequel une espèce ancestrale se diversifie rapidement en un grand nombre d'espèces nouvelles, adaptées à des environnements (/niches) différents. Ce produisant généralement lorsqu’un groupe d’organismes : colonise d' un nouvel habitat avec peu de compétition, subi des changements environnementaux majeurs favorisant l’adaptation, acquéri une innovation évolutive qui ouvre de nouvelles opportunités.

• Exemple 1 : Cas d'une radiation d'une lignée d'origine Néarctique : les Lupins

Le genre Lupinus (Fabaceae) comprend plus de 100 espèces au Mexique. Originaire d'Europe, il a colonisé l'Amérique du Nord il y a environ 20 millions d'années avant de migrer vers le sud, influencé par les glaciations et le climat froid. Les premiers lupins atteignent le Mexique il y a environ 2,5 millions d'années, où ils se diversifient fortement dans les hautes montagnes (3000-4500 m). Certains ont poursuivi leur expansion vers les Andes. Les périodes interglaciaires ont isolé certaines populations, favorisant la spéciation. Les barrières géographiques comme l'isthme de Tehuantepec et la région du Darién ont compliqué leur dispersion, bien que des passages accidentels aient pu se produire. Les analyses génétiques datent la séparation des lupins mexicains à 330 000 ans, la fixation de Lupinus montanus (Mexique-Guatemala) et d'autres espèces à 225 000 ans, et la diversification des lupins des montagnes du Nord-Est du Mexique à 105 000 ans.

Cet exemple montre comment un groupe nordique a migré vers le sud influencé par les glaciations, s'adaptant aux montagnes tropicales et créant une grande diversité d'espèces. La présence de barrières géographiques et climatiques a influencé leur évolution, entraînant des spéciations multiples évoluant indépendamment dans différentes régions montagneuses (Mexique et Andes).

• Exemple 2: Cas d’une lignée s’étant différenciée en montagnes tropicales et ayant colonisé le Nord et le Sud: Le crotale

Les Crotales sont un groupe de serpents venimeux appartenant aux Viperidae et présents du Canada jusqu’en Argentine. Contrairement à l’image classique du serpent à sonnette vivant dans le désert du sud des USA, ces serpents ont aussi colonisé les milieux de haute altitude du Mexique et des montagnes tropicales. Ils sont originaires d'Asie et les Viperidae seraient arrivés en Amérique via l’Asie il y a environ 25 MA. Entre 15 et 18 MA, les proto-Crotales (Crotalidae primaire) apparaissent. Il y a une diversification dans les hautes altitudes du Mexique, contrairement aux anciennes hypothèses suggérant une origine désertique. L'expansion se fait vers différents environnements au cours du temps: colonisation des montagnes (> 3000m) dès 11 MA; descente vers les plaines des USA et la côte pacifique du Mexique vers 8-6 MA; adaptation aux forêts tropicales sèches en Amérique tropicale vers 2-1 MA; spécialisation pour les déserts vers 5 MA; spécialisation aquatique (Floride, zones humides) à 6-5 MA.

L’évolution des Crotales montre une radiation adaptative importante, avec une diversification à partir des montagnes mexicaines et une colonisation des milieux très divers. Cette expansion est liée aux changements climatiques et aux variations du niveau des forêts à travers l’histoire géologique.

• Exemple 3 : Radiation évolutive des Ornithoptères en Océanie

Les Ornithoptères sont des papillons géants, très colorés et recherchés pour leur valeur marchande. Ils vivent presque uniquement dans les forêts de brume. La clade des Ornithoptères apparaît, il y a ~ 15 millions d'années. Un centre de diversification est sur les volcans du Nord-Est de la Papouasie-Nouvelle-Guinée. Il y a une expansion vers d’autres îles volcaniques (ex : Salomon, Queensland), où chaque île abrite souvent des sous-espèces distinctes. Ce groupe a suivi des radiations successives en réponse aux changements climatiques et géologiques. Ce groupe est en danger pour deux autres facteurs en plus du braconnage : le réchauffement climatique avec le risque d’extinction des forêts de brume et la montée du niveau de la mer, ce qui séparerait des populations et créerait de nouvelles espèces. Les Ornithoptères illustrent comment un habitat insulaire spécifique et les variations climatiques ont favorisé une diversification évolutive. Les mêmes types de radiations ont été vu chez les pinsons de Darwin ou les cichlidés des lacs africains.