Гибридное видообразование
| Часть серии на |
| Эволюционная биология |
|---|
 |
Гибридное видообразование - это форма видообразования , в которой гибридизация между двумя различными видами приводит к новым видам, репродуктивно изолированным от родительских видов. Ранее репродуктивная изоляция между двумя видами и их родителями считалась особенно сложной для достижения, и, следовательно, гибридные виды считались очень редкими. Поскольку анализ ДНК стал более доступным в 1990 -х годах, было показано, что гибридное видообразование является несколько распространенным явлением, особенно в растениях. [ 1 ] [ 2 ] В ботанической номенклатуре гибридные виды также называют ничьей . [ 3 ] Гибридные виды по своей природе полифилетические . [ 4 ]
Экология
[ редактировать ]Гибрид иногда может быть лучше подходит для местной среды, чем родительская линия, и, как таковой, естественный отбор может отдать предпочтение этим людям. Если впоследствии будет достигнута репродуктивная изоляция , может возникнуть отдельные виды. Репродуктивная изоляция может быть генетической, экологической , [ 5 ] Поведенческая, пространственная или их комбинация.
Если репродуктивная изоляция не может установить, гибридная популяция может слиться с одним или обоими родительскими видами. Это приведет к притоку иностранных генов в родительскую популяцию, ситуацию, называемую интрогрессией . Интрогрессия является источником генетических изменений и сама по себе может облегчить видообразование. Есть доказательства того, что интрогрессия является повсеместным явлением у растений и животных, [ 6 ] [ 7 ] даже у людей, [ 8 ] где генетический материал из неандертальцев и денисованов отвечает за большую часть иммунных генов в неафриканских популяциях. [ 9 ] [ 10 ]
Экологические ограничения
[ редактировать ]Чтобы гибридная форма сохранялась, она должна быть в состоянии использовать доступные ресурсы лучше, чем любой родительский вид, с которыми в большинстве случаев она должна будет конкурировать. Например : в то время как медведи и белых медведей гризли могут быть в состоянии спариваться и производить потомство, гибрид медведя гризли-поляризации , по-видимому, менее подходит для любого из экологических ниш родителей, чем самими первоначальные виды. SO: хотя гибрид плодовит (т.е. способен к воспроизведению и, следовательно, теоретически может распространяться) , эта плохая адаптация вряд ли поддержат установление постоянного населения. [ 11 ]
Аналогично, львы и тигры исторически перекрывались в части своего диапазона и теоретически могут производить дикие гибриды: лигеры , которые представляют собой нечто среднее между самером и женским тигром и тигонами , которые представляют собой нечто среднее между мужским тигром и женским львом. ; Тем не менее, тигры и львы до сих пор гибридировали только в неволе. [ 12 ] Как у лигеров, так и у тигонов самки плодородны, а мужчины стерильны. [ 12 ] Один из этих гибридов (Tigon) несет гены ингибитора роста от обоих родителей и, следовательно, меньше, чем у любого родительского вида [ 12 ] и может в дикой природе соревноваться с меньшими хищниками, например, леопардовым . Другой гибрид, лигер, заканчивается больше, чем у любого из родителей: около тысячи фунтов (450 килограммов) полностью выращен. [ 12 ] Никакие гибриды тигрового Lion не известны из дикой природы, а диапазоны двух видов больше не перекрываются (тигры не обнаруживаются в Африке, и, хотя раньше были перекрываются в распределении двух видов в Азии, оба были искушены из Большая часть их исторических диапазонов, и азиатский лев теперь ограничена Национальным парком леса Гира , где в основном отсутствуют тигры). [ 13 ]
Некоторые ситуации могут отдать предпочтение гибридной популяции. Одним из примеров является быстрая оборот доступных типов среды, например, историческое колебание уровня воды в озере Малави , ситуация, которая обычно предпочитает видообразование. [ 14 ] Подобная ситуация можно найти, где близко родственные виды занимают цепь островов . Это позволит любой нынешней гибридной популяции перейти в новые, незанятые места обитания, избегая прямой конкуренции с родительскими видами и давая гибридную популяцию времени и пространство для установления. [ 15 ] [ 5 ] Генетика тоже может иногда предположить гибриды. В национальном парке Амбосели в Кении, желтые бабуины и анубис -бабуины регулярно скрещиваются. Гибридные мужчины достигают зрелости раньше, чем их кузены с чистотой, создавая ситуацию, когда гибридная популяция может со временем заменить один или оба родительских видов в этом районе. [ 16 ]
Генетика гибридизации
[ редактировать ]Генетика более варьируется и податлена у растений, чем у животных, вероятно, отражает более высокий уровень активности у животных. [ Цитация необходима ] Генетика гибридов обязательно будет менее стабильной, чем у видов, развивающихся с помощью изоляции, что объясняет, почему гибридные виды кажутся более распространенными у растений, чем у животных. [ Цитация необходима ] Многие сельскохозяйственные культуры представляют собой гибриды с двойными или даже тройными наборами хромосом. Наличие нескольких наборов хромосом называется полиплоидия . Полиплоидия обычно летала у животных, где дополнительные хромосомы устанавливают расстройство развития плода , но часто встречается у растений. [ 17 ] Форма гибридного видообразования, которая относительно распространена у растений, возникает, когда бесплодный гибрид становится плодородным после удвоения числа хромосомы .
Гибридизация без изменения числа хромосомы называется гомосоплоидным гибридным видообразом. [ 1 ] Это ситуация, обнаруженная у большинства гибридов животных. Для того, чтобы гибрид был жизнеспособным, хромосомы двух организмов должны быть очень похожими, то есть родительские виды должны быть тесно связаны, иначе разница в расположении хромосом сделает митоз проблематичным. При гибридизации полиплоидов это ограничение является менее острым. [ Цитация необходима ]
Числа супер-вышечной хромосом могут быть нестабильными, что может привести к нестабильности в генетике гибрида. Европейская съедобная лягушка , по-видимому, является видом, но на самом деле является триплоидным полупостоянным гибридом между лягушками для бассейнов и болотными лягушками . [ 18 ] В большинстве популяций съедобная популяция лягушек зависит от присутствия, по крайней мере, одного из родительских видов, которые должны быть поддержаны, поскольку каждому человеку нужны два набора гена от одного родительского вида и один от другого. Кроме того, ген определения пола мужского пола в гибридах обнаруживается только в геноме лягушки бассейна, что еще больше подрывает стабильность. [ 19 ] Такая нестабильность также может привести к быстрому снижению числа хромосом, созданию репродуктивных барьеров и, таким образом, позволяет видообразовать. [ Цитация необходима ]
Гибридное видообразование у животных
[ редактировать ]
Гомопоидные гибридные видообразования
[ редактировать ]Гибридное видообразование у животных в основном гомопоид . результатом гибридизации, в основном , таких как тефритидные плодовые насекомых Несмотря на то, что мы считаем, что не очень распространены, некоторые виды животных являются [ 20 ] и Heliconius Butterflies, [ 21 ] [ 22 ] а также немного рыбы , [ 15 ] Одно морское млекопитающее, дельфин Климен , [ 23 ] несколько птиц. [ 24 ] и некоторые жабы буфотов . [ 25 ]
Одна птица является неназванной формой с Финча Дарвина острова Галапагос в Дафне -майор, описанной в 2017 году и, вероятно, основанной в начале 1980 -х годов мужчинами Эспазолатус Финч с острова Эспанала и женским звея от Дафны майор. [ 26 ] Другой - великий Skua , который имеет удивительное генетическое сходство с физически очень разным помарином Skua ; большинство орнитологов [ ВОЗ? ] Теперь предположим, что это гибрид между Pomarine Skua и одним из южных ски. [ 27 ] Манакин с золотистыми коронами был сформирован 180 000 лет назад путем гибридизации между снежным и опал-короновым Манакинсом . [ 28 ]
Исследование ДНК 2021 года определило, что колумбийский мамонт Северной Америки был гибридным видом между шерстяными мамонтами и другой линией, обнаруженной в Крестоваке , произошедшей от мамонтов . Две популяции расходились от мингарного мамонта в плейстоцене. Анализ генетического материала, извлеченного из их останков, показал, что половина происхождения колумбийских мамонтов, возникших из линии Крестоваки и другой половины от шерстяных мамонтов, при этом гибридизация происходила более 420 000 лет назад, во время среднего плейстоцена . Это первое свидетельство гибридного видообразования, полученного из доисторической ДНК. [ 29 ] [ 30 ]
Несколько гибридов во время быстрого дивергенции
[ редактировать ]Быстро распределяющие виды иногда могут образовывать множественные гибридные виды, вызывая видовый комплекс , например, несколько физически расходящихся, но тесно связанных родов цихлидных рыб в озере Малави . [ 14 ] Утиный род Anas (кряква и бирюзовые) имеет очень недавнюю историю дивергенции, многие из видов межплодильны, и многие из них считаются гибридами. [ 31 ] [ 32 ] В то время как гибридные виды обычно появляются редко у млекопитающих, [ 15 ] Американский красный волк , по -видимому, является гибридным видом комплекса видов Canis , между серым волком и койотом . [ 33 ] Гибридизация могла привести к богатым видам Heliconius бабочек , [ 34 ] хотя этот вывод подвергся критике. [ 35 ]
Гибридное видообразование в растениях
[ редактировать ]Гибридное видообразование происходит, когда две дивергентные линии (например, виды) с независимыми эволюционными историями вступают в контакт и межрелизуются. Гибридизация может привести к видообразом, когда гибридные популяции становятся изолированными из родительских линий, что приводит к расхождению от родительских популяций.
Полиплоидный гибридный вид
[ редактировать ]В тех случаях, когда гибриды первого поколения являются жизнеспособными, но бесплодными, фертильность может быть восстановлена путем дупликации всего генома (полиплоидия), что приводит к репродуктивной изоляции и визиации полиплоидов. Полиплоидное видообразование обычно наблюдается у растений, потому что их природа позволяет им поддерживать дупликации генома. Полиплоиды считаются новыми видами, потому что возникновение дублирования целого генома налагает пост-сиготические барьеры, которые обеспечивают репродуктивную изоляцию между родительскими популяциями и гибридным потомством. Полиплоиды могут возникать с помощью одноэтапных мутаций или через триплоидные мосты. В одноэтапных мутациях аллополиплоиды являются результатом неразрушенных гамет в скрещиваниях между дивергентными линиями. Гибриды F1, произведенные из этих мутаций, являются бесплодными из -за неудачи бивалентного спаривания хромосом и сегрегации в гаметы, что приводит к производству нерожденных гаметов с помощью мейоза единого дивизиона, что приводит к необразованным диплоидным (2N) гаметам. Триплоидные мосты встречаются на низких частотах в популяциях и производятся, когда не наброшенные гаметы в сочетании с гаплоидными (1N) гамет для производства триплоидного потомства, который может функционировать как мост к образованию тетраплоидов. [ 36 ] На обоих пути полиплоидные гибриды репродуктивно изолированы от родителей из -за разницы в плоиде. Полиплоиды удается оставаться в популяциях, потому что они, как правило, испытывают меньшую депрессию инбридинга и имеют более высокую самооцененность. [ 36 ] [ 37 ]
Гомопоидные гибридные видообразования
[ редактировать ]Гомоплоидный (диплоидный) видообразование является еще одним результатом гибридизации, но гибриды остаются диплоидными. Это реже у растений, чем полиплоидное видообразование, потому что без дупликации генома генетическая изоляция должна развиваться с помощью других механизмов. Исследования по диплоидным гибридным популяциям Луизианы ирисов показывают, как эти популяции происходят в гибридных зонах, создаваемых нарушениями и экотонами (Anderson 1949). Новые ниши могут допустить упорство гибридных линий. Например, установленные гибридные виды подсолнечника ( Helianthus ) показывают трансгрессивные фенотипы и демонстрируют геномную дивергенцию, отделяющую их от родительских видов. [ 38 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Климен Дельфин
- Восточный койот
- Coywolf
- Генетическое загрязнение
- Гибридное название
- Нью -Мексико Whiptail
- Вторичный контакт
- Кольцевые виды
- Химера (генетика)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Арнольд, ML (1996). Естественная гибридизация и эволюция . Нью -Йорк: издательство Оксфордского университета. п. 232. ISBN 978-0-19-509975-1 .
- ^ Wendel, J F. & Doyle, JJ (1998): секвенирование ДНК. В молекулярной систематике растений II . Редакторы: Де Солтис, PS Soltis , JJ Doyle. Kluwer, Бостон, с. 265–296.
- ^ McNeill, J.; Барри, Фр; Бак, WR; Demoulin, v.; Greuter, W.; Hawksworth, DL; Herendeen, PS; Knapp, S.; Marthold, K.; Prado, J.; Prud'hoomme van Reine, WF; Смит, Гф; Wiesema, JH; Turland, NJ (2012). Международный кодекс номенклатуры для водорослей, фургонов и растений (кодекс Мельбурна), принятый Восемьнадцатым международным ботаническим конгрессом Мельбурн, Австралия, июль Тол. Regnum egalabile 154. Arg Gantner Verlag Kg. ISBN 978-3-87429-425-6 Полем Статья H.1
- ^ Hörandl, E.; Stuessy, TF (2010). «Парафилетические группы как естественные единицы биологической классификации». Таксон 59 (6): 1641–1653. doi : 10.1002/налог.596001 .
- ^ Jump up to: а беременный Маркс, я.; Draper, D.; Лопес-Херранц, ML; Grely, T.; Moragues Moragues, JG; Catalan, P. (2016-11-03). «Прошлое изменение климата облегчало видообразование обруглоидов . Научные отчеты 6 1 ) : ( два : 10 1038/ srep3 ISSN 2045-2322 5093761PMC 27808118PMID
- ^ Dowling te; Secor CL (1997). «Роль гибридизации и интрогрессии в диверсификации животных». Ежегодный обзор экологии и систематики . 28 : 593–619. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.28.1.593 .
- ^ Буллини Л (1994). «Происхождение и эволюция гибридных видов животных». Тенденции в экологии и эволюции . 9 (11): 422–426. doi : 10.1016/0169-5347 (94) 90124-4 . PMID 21236911 .
- ^ Холлидей Т.В. (2003). «Видовые концепции, сетчаты и эволюция человека». Текущая антропология . 44 (5): 653–673. doi : 10.1086/377663 . S2CID 85569586 .
- ^ Мендес, Флорида; Уоткинс, JC; Хаммер, MF (12 января 2013 г.). «Неандертальское происхождение генетических вариаций в кластере генов иммунитета ОАГ» . Молекулярная биология и эволюция . 30 (4): 798–801. doi : 10.1093/molbev/mst004 . PMID 23315957 .
- ^ Мендес, Флорида (2012). Архаичная интрогрессия и естественный отбор в эволюции современных людей: исследование генетических изменений в локусах, содержащих иммунные гены OAS1 и STAT2 (кандидатская диссертация) . Университет Аризоны . Получено 6 декабря 2013 года .
- ^ «Медведь выстрел в NWT был гризлиполярным гибридом» . CBC.CA. 2010-04-30. Архивировано из оригинала 5 июля 2010 года . Получено 2011-03-09 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Мотт, М. (2005, 5 августа). Получено 13 февраля 2013 года из лигеров. Большой кошачий спасение
- ^ «Часто задаваемые вопросы» . Университета Миннесоты Исследовательский проект . Архивировано с оригинала 2011-08-07 . Получено 2011-06-28 .
- ^ Jump up to: а беременный Genner, MJ; Тернер, GF (декабрь 2011 г.). «Древняя гибридизация и фенотипическая новинка в озере Малави Цихлид Рыба» . Молекулярная биология и эволюция . 29 (опубликовано онлайн): 195–206. doi : 10.1093/molbev/msr183 . PMID 22114359 .
- ^ Jump up to: а беременный в Ларсен, Пенсильвания; Marchán-Rivadeneira, MR; Бейкер, RJ (5 января 2010 г.). «Природная гибридизация генерирует линию млекопитающих с характеристиками видов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (25): 11447–11452. BIBCODE : 2010PNAS..107114447L . doi : 10.1073/pnas.1000133107 . PMC 2895066 . PMID 20534512 .
- ^ Charpentier & Al. (2012). «Генетическая структура в динамической гибридной зоне бабуна подтверждает поведенческие наблюдения в гибридной популяции». Молекулярная экология . 21 (3): 715–731. Bibcode : 2012molec..21..715c . doi : 10.1111/j.1365-294x.2011.05302.x . PMID 21988698 . S2CID 940441 .
- ^ фон Ветштейн, Ф. (1927). «Внешний вид гетероплоида, особенно в растительном королевстве». Результаты биологии . Том. Doi : 10.1007/978-3-642-49712-4_5 . ISBN 978-3-642-49433-8 .
- ^ Frost, Grant, Faivovich, Bain, Haas, Haddad, De Sá, Channing, Wilkinson, Donnellan, Raxworthy, Campbell, Blotto, Moler, Drewes, Nussbaum, Lynch, Green и Wheeler 2006. Амфибийское дерево жизни. Бюллетень Американского музея естественной истории. Номер 297. Нью -Йорк. Выпущено 15 марта 2006 года.
- ^ Guldager Christiansen, D. (2010): Генетическая структура и динамика всех гибридных съедобных популяций лягушек . Докторская диссертация для Цюрихского университета . 140 страниц
- ^ Schwarz, Dietmar; и др. (2005). Сдвиг хозяина к инвазивному растению запускает быстрое гибридное видообразование животных. Nature 436 (7050): 546–549. doi: 10.1038/nature03800. PMID 16049486 .
- ^ Mavárez, J., Salazar, C., Bermingham, E., Salcedo, C., Jiggins, CD, & Linares, M. 2006. Видообразование по гибридизации у бабочек Heliconius. Природа (Лондон) 441: 868-871
- ^ Хеликоний геном Консорциум. 2012. « Геном бабочек выявляет беспорядочный обмен адаптацией мимикрики среди видов ». Природа 487: 94-98.
- ^ Bhanoo, Sindya (2014-01-13). «Ученые находят редкий гибрид двух других видов дельфинов» . New York Times . Архивировано из оригинала 21 февраля 2014 года . Получено 20 января 2014 года .
- ^ Ottenburghs, Jente (2018). «Изучение гибридного континуума видообразования у птиц» . Экология и эволюция . 8 (24): 13027–13034. Bibcode : 2018ecoev ... 813027o . doi : 10.1002/ECE3.4558 . ISSN 2045-7758 . PMC 6308868 . PMID 30619602 .
- ^ Betto-Colliard, C.; С. Хофманн; R. Sermier; Н. Перрин; М. Стёк (2018). «Глубокая генетическая дивергенция и асимметричный вклад родительского генома в качестве признаков гибридного видообразования в полиплоидных жабах» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 285 (1872): 1872. doi : 10.1098/rspb.2017.2667 . PMC 5829204 . PMID 29436499 .
- ^ Lamichhaney, Sangeet; Хан, фанат; Вебстер, Мэтью Т.; Андерссон, Лейф; Грант, Б. Розмари; Грант, Питер Р. (2018). «Быстрое гибридное видообразование в зябликах Дарвина» . Наука . 359 (6372): 224–228. Bibcode : 2018sci ... 359..224L . doi : 10.1126/science.aao4593 . PMID 29170277 .
- ^ Фернесс, RW; Хамер, К. (2003). "Скуас и Яжеры" . В Кристофере Перренн (ред.). Энциклопедия птиц . Книги огня. С. 270–273 . ISBN 978-1-55297-777-4 .
- ^ «Первые в истории гибридные виды птиц с Амазонки: более пристальный взгляд на генетику и перья выявляет первые в истории гибридные виды птиц, живущие в тропическом лесу Амазонки» . Scienceday . Получено 1 января 2018 года .
- ^ van der Valk, t.; Pečnerová, P.; Díez-Del-Molino, D.; Bergström, A.; Oppenheimer, J.; Hartmann, S.; Xenikoudakis, G.; Томас, JA; Dehasque, M.; Sağlıcan, E.; Фидан, Ф. Рабия; Барнс, я.; Лю, с.; Somel, M.; Heintzman, PD; Никольский, П.; Shapiro, B.; Skoglund, P.; Hofreiter, M.; Листер, Ам; Götherström, A.; Дален, Л. (2021). «Миллион-летняя ДНК проливает свет на историю геномных мамонтов» . Природа . 591 (7849): 265–269. Bibcode : 2021natur.591..265V . doi : 10.1038/s41586-021-03224-9 . ISSN 1476-4687 . PMC 7116897 . PMID 33597750 .
- ^ Callaway, E. (2021). «Миллионные мамонтовые геномы разбиты для самой старой древней ДНК» . Nature.com . Тол. 590, нет. 7847. С. 537–538. doi : 10.1038/d41586-021-00436-x . Получено 29 января 2023 года .
- ^ Вид среднего размера: Бернор, RL; Kordos, L. & Rook, L. (Eds): Последние достижения в области междисциплинарных исследований в Рудабаньи, покойный миоцен (MN9), Венгрия: сборник сборника 28 июня 2007 года на машине Wayback . Paleontographica Italiana 89 : 3–36.
- ^ Грант, Питер Р.; Грант, Б. Розмари (1992-04-10). «Гибридизация видов птиц» . Наука . 256 (5054): 193–197. Bibcode : 1992sci ... 256..193G . doi : 10.1126/science.256.5054.193 . PMID 17744718 . S2CID 36528284 .
- ^ ESCH, Мэри (31 мая 2011 г.). «Исследование: Восточные волки - это гибриды с койотами» . Huffington Post . Получено 1 июня 2011 года .
- ^ Маллет, Джеймс; Beltrán, M.; Neukirchen, W.; Linares, M. (2007). «Естественная гибридизация у геликониновых бабочек: граница видов как континуум» . BMC Эволюционная биология . 7 (1): 28. Bibcode : 2007bmcee ... 7 ... 28m . doi : 10.1186/1471-2148-7-28 . PMC 1821009 . PMID 17319954 .
- ^ Brower, AVZ (2011). «Гибридное видообразование у бабочек Хеликония? Обзор и критика доказательств» . Genetica . 139 (2): 589–609. doi : 10.1007/s10709-010-9530-4 . PMC 3089819 . PMID 21113790 .
- ^ Jump up to: а беременный Рэмси, Джастин; Schemske, Douglas W. (ноябрь 2002 г.). «Неополиплоидия в цветущих растениях» . Ежегодный обзор экологии и систематики . 33 (1): 589–639. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150437 . ISSN 0066-4162 .
- ^ Рауш, Джозеф Х.; Морган, Мартин Т. (2005). «Влияние самоопределения, инбридингической депрессии и численности населения на создание автополиплаидов» . Эволюция 59 (9): 1867–1875. doi : 10.1554/05-095.1 . ISSN 0014-3820 . PMID 16261725 . S2CID 198155476 .
- ^ Ризеберг, Лорен Х.; Ван Фоссен, Кристал; Desrochers, Andree M. (май 1995). «Гибридное видообразование сопровождается геномной реорганизацией в диких подсолнухах» . Природа . 375 (6529): 313–316. Bibcode : 1995natur.375..313r . doi : 10.1038/375313A0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4358931 .
