Гибридный вид
| Часть серии о |
| Эволюционная биология |
|---|
 |
Гибридное видообразование — это форма видообразования , при которой гибридизация двух разных видов приводит к образованию нового вида, репродуктивно изолированного от родительского вида. Раньше считалось, что репродуктивную изоляцию между двумя видами и их родителями достичь особенно трудно, и поэтому гибридные виды считались очень редкими. Когда в 1990-х годах анализ ДНК стал более доступным, гибридное видообразование стало довольно распространенным явлением, особенно у растений. [ 1 ] [ 2 ] В ботанической номенклатуре гибридный вид называют также нотовидом . [ 3 ] Гибридные виды по своей природе полифилетичны . [ 4 ]
Экология
[ редактировать ]Иногда гибрид может быть лучше приспособлен к местной среде, чем родительская линия, и поэтому естественный отбор может благоприятствовать этим особям. Если впоследствии будет достигнута репродуктивная изоляция , может возникнуть отдельный вид. Репродуктивная изоляция может быть генетической, экологической , [ 5 ] поведенческие, пространственные или их сочетание.
Если репродуктивная изоляция не установится, гибридная популяция может слиться с одним или обоими родительскими видами. Это приведет к притоку чужеродных генов в родительскую популяцию, ситуация, называемая интрогрессией . Интрогрессия является источником генетических вариаций и сама по себе может способствовать видообразованию. Есть данные, что интрогрессия — повсеместное явление у растений и животных. [ 6 ] [ 7 ] даже у людей, [ 8 ] где генетический материал неандертальцев и денисовцев отвечает за большую часть иммунных генов у неафриканских популяций. [ 9 ] [ 10 ]
Экологические ограничения
[ редактировать ]Чтобы гибридная форма сохранилась, она должна иметь возможность использовать доступные ресурсы лучше, чем любой родительский вид, с которым в большинстве случаев ей придется конкурировать. Например : хотя медведи гризли и белые медведи могут спариваться и производить потомство, гибрид гризли и белого медведя , очевидно, менее подходит для любой из экологических ниш родителей, чем сами исходные родительские виды. Итак: хотя гибрид плодовит (т.е. способен к воспроизводству и, следовательно, теоретически может размножаться) , эта плохая адаптация вряд ли будет способствовать созданию постоянной популяции. [ 11 ]
Точно так же львы и тигры исторически пересекались в части своего ареала и теоретически могут давать дикие гибриды: лигеры , которые представляют собой помесь льва-самца и тигрицы-самки, и тигоны , которые являются помесью тигра-самца и львицы-самки. ; однако тигры и львы до сих пор скрещивались только в неволе. [ 12 ] И у лигеров, и у тигонов самки плодовиты, а самцы бесплодны. [ 12 ] Один из этих гибридов (тигон) несет гены-ингибиторы роста от обоих родителей и, следовательно, меньше любого родительского вида. [ 12 ] и в дикой природе может конкурировать с более мелкими хищниками, например, с леопардом . Другой гибрид, лигр, в конечном итоге крупнее любого из своих родителей: во взрослом состоянии он весит около тысячи фунтов (450 килограммов). [ 12 ] В дикой природе не известны гибриды тигра и льва, и ареалы этих двух видов больше не перекрываются (тигры не встречаются в Африке, и хотя раньше в распространении этих двух видов в Азии было перекрытие, оба были истреблены из большая часть их соответствующих исторических ареалов, а азиатский лев теперь обитает в национальном парке Гирский лес , где тигры в основном отсутствуют). [ 13 ]
Некоторые ситуации могут благоприятствовать гибридной популяции. Одним из примеров является быстрая смена доступных типов окружающей среды, как, например, историческое колебание уровня воды в озере Малави , ситуация, которая обычно благоприятствует видообразованию. [ 14 ] Аналогичную ситуацию можно обнаружить там, где близкородственные виды занимают цепочку островов . Это позволит любой существующей гибридной популяции переселиться в новые, незанятые места обитания, избегая прямой конкуренции с родительскими видами и давая гибридной популяции время и пространство для формирования. [ 15 ] [ 5 ] Генетика тоже иногда может отдавать предпочтение гибридам. В национальном парке Амбосели в Кении желтые павианы и павианы-анубисы регулярно скрещиваются . Гибридные самцы достигают зрелости раньше, чем их чистокровные собратья, создавая ситуацию, когда гибридная популяция может со временем заменить один или оба родительских вида в этом районе. [ 16 ]
Генетика гибридизации
[ редактировать ]Генетика более изменчива и податлива у растений, чем у животных, что, вероятно, отражает более высокий уровень активности у животных. [ нужна ссылка ] Генетика гибридов обязательно будет менее стабильной, чем генетика видов, эволюционирующих в результате изоляции, что объясняет, почему гибридные виды чаще встречаются у растений, чем у животных. [ нужна ссылка ] Многие сельскохозяйственные культуры представляют собой гибриды с двойным или даже тройным набором хромосом. Наличие нескольких наборов хромосом называется полиплоидией . Полиплоидия обычно приводит к летальному исходу у животных, у которых дополнительный набор хромосом нарушает развитие плода , но часто встречается у растений. [ 17 ] Относительно распространенная у растений форма гибридного видообразования возникает, когда бесплодный гибрид становится фертильным после удвоения числа хромосом .
Гибридизация без изменения числа хромосом называется гомоплоидным гибридным видообразованием. [ 1 ] Такая ситуация наблюдается у большинства животных-гибридов. Чтобы гибрид был жизнеспособным, хромосомы двух организмов должны быть очень похожи, т. е. родительские виды должны быть близкородственными, иначе разница в расположении хромосом сделает митоз проблематичным. При полиплоидной гибридизации это ограничение становится менее острым. [ нужна ссылка ]
Сверхчисленное число хромосом может быть нестабильным, что может привести к нестабильности генетики гибрида. Европейская съедобная лягушка выглядит как отдельный вид, но на самом деле представляет собой триплоидный полупостоянный гибрид прудовых и болотных лягушек . [ 18 ] В большинстве популяций популяция съедобных лягушек зависит от присутствия хотя бы одного родительского вида, который необходимо поддерживать, поскольку каждой особи необходимо два набора генов от одного родительского вида и один от другого. Кроме того, ген определения мужского пола у гибридов обнаружен только в геноме прудовой лягушки, что еще больше подрывает стабильность. [ 19 ] Такая нестабильность также может привести к быстрому сокращению числа хромосом, создавая репродуктивные барьеры и тем самым делая возможным видообразование. [ нужна ссылка ]
Гибридное видообразование у животных
[ редактировать ]
Гомоплоидный гибридный вид
[ редактировать ]Гибридное видообразование у животных преимущественно гомоплоидное . Хотя это считается не очень распространенным явлением, несколько видов животных являются результатом гибридизации, в основном это насекомые, такие как тефритидные плодовые мухи, обитающие на Lonicera . растениях [ 20 ] и бабочки Геликониусы , [ 21 ] [ 22 ] а также немного рыбы , [ 15 ] одно морское млекопитающее, клименовый дельфин , [ 23 ] несколько птиц. [ 24 ] и некоторые жабы Bufotes . [ 25 ]
Одна птица представляет собой безымянную форму вьюрка Дарвина с Галапагосского острова Дафна Майор, описанную в 2017 году и, вероятно, основанную в начале 1980-х годов самцом кактусового вьюрка Эспаньола с острова Эспаньола и самкой среднего наземного вьюрка с Дафны Майор. [ 26 ] Другим примером является большой поморник , который имеет удивительное генетическое сходство с физически очень разными поморниками ; большинство орнитологов [ ВОЗ? ] теперь предположим, что это гибрид белого поморника и одного из южных поморников. [ 27 ] Манакин с золотой короной образовался 180 000 лет назад в результате гибридизации манакина со снежной шапкой и манакина с опаловой короной . [ 28 ]
Исследование ДНК 2021 года показало, что колумбийский мамонт Северной Америки представляет собой гибрид шерстистых мамонтов и другой линии, обнаруженной в Крестовке , произошедшей от степных мамонтов . Эти две популяции отделились от предков степных мамонтов ранее в плейстоцене. Анализ генетического материала, извлеченного из их останков, показал, что половина предков колумбийских мамонтов произошла от крестовской линии, а другая половина - от шерстистых мамонтов, причем гибридизация произошла более 420 000 лет назад, во время среднего плейстоцена . Это первое свидетельство гибридного видообразования, полученное из доисторической ДНК. [ 29 ] [ 30 ]
Множественные гибриды во время быстрой дивергенции
[ редактировать ]Быстро дивергентные виды иногда могут образовывать несколько гибридных видов, образуя комплекс видов , например, несколько физически расходящихся, но тесно связанных родов цихлид в озере Малави . [ 14 ] Род уток Anas (кряквы и чирки) имеет совсем недавнюю историю дивергенции, многие виды являются взаимоплодородными, и многие из них считаются гибридами. [ 31 ] [ 32 ] Хотя гибридные виды обычно встречаются у млекопитающих редко, [ 15 ] Американский красный волк, по-видимому, представляет собой гибридный вид комплекса видов Canis , промежуточный между серым волком и койотом . [ 33 ] Гибридизация, возможно, привела к появлению богатых видами Heliconius бабочек . [ 34 ] хотя этот вывод подвергся критике. [ 35 ]
Гибридное видообразование у растений
[ редактировать ]Гибридное видообразование происходит, когда две расходящиеся линии (например, виды) с независимой эволюционной историей вступают в контакт и скрещиваются. Гибридизация может привести к видообразованию, когда гибридные популяции изолируются от родительских линий, что приводит к расхождению от родительских популяций.
Полиплоидный гибридный вид
[ редактировать ]В тех случаях, когда гибриды первого поколения жизнеспособны, но бесплодны, фертильность можно восстановить за счет дупликации всего генома (полиплоидии), что приводит к репродуктивной изоляции и полиплоидному видообразованию. Полиплоидное видообразование обычно наблюдается у растений, поскольку их природа позволяет им поддерживать дупликацию генома. Полиплоиды считаются новым видом, поскольку возникновение полной дупликации генома создает постзиготические барьеры, которые делают возможным репродуктивную изоляцию между родительскими популяциями и гибридным потомством. Полиплоиды могут возникать в результате одноступенчатых мутаций или посредством триплоидных мостов. При одношаговых мутациях аллополиплоиды возникают в результате нередуцированных гамет в результате скрещивания различных линий. Гибриды F1, полученные в результате этих мутаций, бесплодны из-за нарушения двухвалентного спаривания хромосом и разделения на гаметы, что приводит к образованию нередуцированных гамет путем мейоза с одним делением, что приводит к образованию нередуцированных диплоидных (2N) гамет. Триплоидные мосты встречаются в популяциях с низкой частотой и образуются, когда нередуцированные гаметы объединяются с гаплоидными (1N) гаметами, образуя триплоидное потомство, которое может функционировать как мост для образования тетраплоидов. [ 36 ] В обоих случаях полиплоидные гибриды репродуктивно изолированы от родителей из-за разницы в плоидности. Полиплоидам удается оставаться в популяциях, поскольку они обычно менее подвержены инбредной депрессии и имеют более высокую самоплодность. [ 36 ] [ 37 ]
Гомоплоидный гибридный вид
[ редактировать ]Гомоплоидное (диплоидное) видообразование является еще одним результатом гибридизации, но гибриды остаются диплоидными. У растений оно встречается реже, чем полиплоидное видообразование, поскольку без дупликации генома генетическая изоляция должна развиваться посредством других механизмов. Исследования диплоидных гибридных популяций луизианских ирисов показывают, как эти популяции встречаются в гибридных зонах, созданных нарушениями и экотонами (Андерсон, 1949). Новые ниши могут обеспечить сохранение гибридных линий. Например, устоявшиеся подсолнечника ( Helianthus гибридные виды ) демонстрируют трансгрессивные фенотипы и демонстрируют геномную дивергенцию, отделяющую их от родительских видов. [ 38 ]
См. также
[ редактировать ]- Климена дельфин
- Восточный койот
- Койвольф
- Генетическое загрязнение
- Гибридное имя
- Хлыстохвост Нью-Мексико
- Вторичный контакт
- Виды колец
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Арнольд, МЛ (1996). Естественная гибридизация и эволюция . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 232. ИСБН 978-0-19-509975-1 .
- ^ Вендел, Дж. Ф. и Дойл, Дж. Дж. (1998): Секвенирование ДНК. В молекулярной систематике растений II . Редакторы: Д. Э. Солтис, П. С. Солтис , Дж. Дж. Дойл. Клувер, Бостон, стр. 265–296.
- ^ Макнил, Дж.; Барри, Франция; Бак, WR; Демулен, В.; Гройтер, В.; Хоксворт, ДЛ; Херендин, PS; Кнапп, С.; Мархольд, К.; Прадо, Дж.; Осторожно Ван Рейн, WF; Смит, Г.Ф.; Виерсема, Дж. Х.; Терланд, Нью-Джерси (2012). Международный кодекс номенклатуры водорослей, грибов и растений (Мельбурнский кодекс), принятый Восемнадцатым Международным ботаническим конгрессом в Мельбурне, Австралия, июль 2011 г. Том. Регнум Овощ 154. Издательство ARG Gantner KG. ISBN 978-3-87429-425-6 . Статья Н.1
- ^ Хёрандль, Э.; Стюсси, ТФ (2010). «Парафилетические группы как естественные единицы биологической классификации». Таксон . 59 (6): 1641–1653. дои : 10.1002/tax.596001 .
- ^ Перейти обратно: а б Маркес, И.; Дрейпер, Д.; Лопес-Эрранс, ML; Гарнатье, Т.; Сегарра-Морагес, JG; Каталан, П. (03 ноября 2016 г.). «Прошлые изменения климата способствовали гомоплоидному видообразованию у трех горных овсяниц колючих (Festuca, Poaceae)» . Научные отчеты . 6 (1): 36283. Бибкод : 2016НатСР...636283М . дои : 10.1038/srep36283 . ISSN 2045-2322 . ПМК 5093761 . ПМИД 27808118 .
- ^ Доулинг Т.Э.; Секор CL (1997). «Роль гибридизации и интрогрессии в разнообразии 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 экологии и эволюции . 9 (11): 422–426. дои : 10.1016/0169-5347(94)90124-4 . ПМИД 21236911 .
- ^ Холлидей Т.В. (2003). «Концепции видов, сетки и эволюция человека». Современная антропология . 44 (5): 653–673. дои : 10.1086/377663 . S2CID 85569586 .
- ^ Мендес, Флорида; Уоткинс, Дж. К.; Хаммер, МФ (12 января 2013 г.). «Неандертальское происхождение генетических вариаций в кластере генов иммунитета ОАС» . Молекулярная биология и эволюция . 30 (4): 798–801. дои : 10.1093/molbev/mst004 . ПМИД 23315957 .
- ^ Мендес, Флорида (2012). Архаичная интрогрессия и естественный отбор в эволюции современного человека: исследование генетических вариаций в локусах, содержащих иммунные гены OAS1 и STAT2 (докторская диссертация) . Университет Аризоны . Проверено 6 декабря 2013 г.
- ^ «Медведь, добытый на СЗТ, оказался гризли-полярным гибридом» . Cbc.ca. 30 апреля 2010 г. Архивировано из оригинала 5 июля 2010 года . Проверено 9 марта 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Мотт, М. (5 августа 2005 г.). Получено 13 февраля 2013 г. из Liger Facts. Спасение большой кошки
- ^ «Часто задаваемые вопросы» . Проект исследования львов Университета Миннесоты . Архивировано из оригинала 7 августа 2011 г. Проверено 28 июня 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Геннер, MJ; Тернер, Г.Ф. (декабрь 2011 г.). «Древняя гибридизация и фенотипическая новизна в радиации цихлид озера Малави» . Молекулярная биология и эволюция . 29 (опубликовано в Интернете): 195–206. дои : 10.1093/molbev/msr183 . ПМИД 22114359 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ларсен, Пенсильвания; Марчан-Риваденейра, MR; Бейкер, Р.Дж. (5 января 2010 г.). «Естественная гибридизация порождает линию млекопитающих с видовыми характеристиками» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (25): 11447–11452. Бибкод : 2010PNAS..10711447L . дои : 10.1073/pnas.1000133107 . ПМК 2895066 . ПМИД 20534512 .
- ^ Шарпантье и др. (2012). «Генетическая структура в динамичной гибридной зоне павианов подтверждает поведенческие наблюдения в гибридной популяции». Молекулярная экология . 21 (3): 715–731. Бибкод : 2012MolEc..21..715C . дои : 10.1111/j.1365-294X.2011.05302.x . ПМИД 21988698 . S2CID 940441 .
- ^ фон Веттштейн, Ф. (1927). «Появление гетероплоидии, особенно в царстве растений». Результаты биологии . Том 2. стр. 311–356. дои : 10.1007/978-3-642-49712-4_5 . ISBN 978-3-642-49433-8 .
- ^ Фрост, Грант, Файвович, Бейн, Хаас, Хаддад, де Са, Ченнинг, Уилкинсон, Доннеллан, Раксуорси, Кэмпбелл, Блотто, Молер, Древес, Нуссбаум, Линч, Грин и Уиллер 2006. Древо жизни амфибий. Бюллетень Американского музея естественной истории. Номер 297. Нью-Йорк. Выпущено 15 марта 2006 г.
- ^ Гульдагер Кристиансен, Д. (2010): Генетическая структура и динамика популяций полностью гибридных съедобных лягушек . Докторская диссертация в Цюрихском университете . 140 страниц
- ^ Шварц, Дитмар; и др. (2005). Смена хозяина на инвазивное растение вызывает быстрое гибридное видообразование животных. Природа 436 (7050): 546–549. doi:10.1038/nature03800. ПМИД 16049486 .
- ^ Маварес Дж., Саласар К., Бермингем Э., Сальседо К., Джиггинс К.Д. и Линарес М. 2006. Видообразование путем гибридизации у бабочек Heliconius. Природа (Лондон) 441:868-871
- ^ Консорциум генома Геликония. 2012. Геном бабочки обнаруживает беспорядочный обмен мимикриальными адаптациями между видами. Природа 487:94-98. http://www.nature.com/nature/journal/v487/n7405/full/nature11041.html
- ^ Бхану, Синдья (13 января 2014 г.). «Ученые нашли редкий гибрид двух других видов дельфинов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 января 2014 г.
- ^ Оттенбургс, Дженте (2018). «Изучение континуума гибридного видообразования у птиц» . Экология и эволюция . 8 (24): 13027–13034. Бибкод : 2018EcoEv...813027O . дои : 10.1002/ece3.4558 . ISSN 2045-7758 . ПМК 6308868 . ПМИД 30619602 .
- ^ Бетто-Коллиард, К.; С. Хофманн; Р. Сермье; Н. Перрен; М. Штёк (2018). «Глубокое генетическое расхождение и асимметричный вклад родительского генома как отличительные черты гибридного видообразования у полиплоидных жаб» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 285 (1872): 1872. doi : 10.1098/rspb.2017.2667 . ПМК 5829204 . ПМИД 29436499 .
- ^ Ламичхани, Сангит; Хан, Фан; Вебстер, Мэтью Т.; Андерссон, Лейф; Грант, Б. Розмари; Грант, Питер Р. (2018). «Быстрое гибридное видообразование у вьюрков Дарвина» . Наука . 359 (6372): 224–228. Бибкод : 2018Sci...359..224L . дои : 10.1126/science.aao4593 . ПМИД 29170277 .
- ^ Фернесс, РВ; Хамер, К. (2003). «Поморники и егеря» . В Кристофере Перринсе (ред.). Светлячок Энциклопедия птиц . Книги Светлячка. стр. 270–273 . ISBN 978-1-55297-777-4 .
- ^ «Первый в истории гибридный вид птиц из Амазонки: более пристальный взгляд на генетику и перья обнаруживает первый в истории гибридный вид птиц, обитающий в тропических лесах Амазонки» . ScienceDaily . Проверено 1 января 2018 г.
- ^ ван дер Валк, Т.; Печнерова, П.; Диес-дель-Молино, Д.; Бергстрем, А.; Оппенгеймер, Дж.; Хартманн, С.; Ксеникудакис, Г.; Томас, Дж.А.; Деаск, М.; Сагликан, Э.; Фидан, Ф. Рабиа; Барнс, И.; Лю, С.; Сомель, М.; Хайнцман, доктор медицинских наук; Никольский П.; Шапиро, Б.; Скоглунд, П.; Хофрейтер, М.; Листер, AM; Гётерстрем, А.; Дален, Л. (2021). «ДНК возрастом в миллион лет проливает свет на геномную историю мамонтов» . Природа . 591 (7849): 265–269. Бибкод : 2021Природа.591..265В . дои : 10.1038/s41586-021-03224-9 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 7116897 . ПМИД 33597750 .
- ^ Каллауэй, Э. (2021). «Геномы мамонтов возрастом в миллион лет побили рекорд древнейшей древней ДНК » Nature.com . Том. 590, нет. 7847. стр. 537–538. дои : 10.1038/d41586-021-00436-x . Проверено 29 января 2023 г.
- ^ Вид среднего размера: Бернор, РЛ; Кордос Л. и Рук Л. (редакторы): Последние достижения в междисциплинарных исследованиях в Рудабанье, поздний миоцен (MN9), Венгрия: сборник, заархивированный 28 июня 2007 г., в Wayback Machine . Paleontographica Italiana 89 : 3–36.
- ^ Грант, Питер Р.; Грант, Б. Розмари (10 апреля 1992 г.). «Гибридизация видов птиц» . Наука . 256 (5054): 193–197. Бибкод : 1992Sci...256..193G . дои : 10.1126/science.256.5054.193 . ПМИД 17744718 . S2CID 36528284 .
- ^ Эш, Мэри (31 мая 2011 г.). «Исследование: восточные волки — гибриды с койотами» . Хаффингтон Пост . Проверено 1 июня 2011 г.
- ^ Маллет, Джеймс; Бельтран, М.; Нойкирхен, В.; Линарес, М. (2007). «Естественная гибридизация бабочек-геликониинов: граница видов как континуум» . Эволюционная биология BMC . 7 (1): 28. Бибкод : 2007BMCEE...7...28M . дои : 10.1186/1471-2148-7-28 . ПМК 1821009 . ПМИД 17319954 .
- ^ Брауэр, АВЗ (2011). «Гибридное видообразование бабочек Heliconius? Обзор и критика доказательств» . Генетика . 139 (2): 589–609. дои : 10.1007/s10709-010-9530-4 . ПМК 3089819 . ПМИД 21113790 .
- ^ Перейти обратно: а б Рэмси, Джастин; Шемске, Дуглас В. (ноябрь 2002 г.). «Неополиплоидия цветковых растений» . 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 самооплодотворения, инбредной депрессии и размера популяции на формирование автополиплоидов» . Эволюция . 59 (9): 1867–1875. дои : 10.1554/05-095.1 . ISSN 0014-3820 . ПМИД 16261725 . S2CID 198155476 .
- ^ Ризеберг, Лорен Х.; Ван Фоссен, Кристал; Дероше, Андре М. (май 1995 г.). «Гибридное видообразование, сопровождающееся геномной реорганизацией диких подсолнечников» . Природа . 375 (6529): 313–316. Бибкод : 1995Natur.375..313R . дои : 10.1038/375313a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4358931 .
