Интрогрессия

Филогенетическая модель интрогрессивной гибридизации; гибридная зона линий двух видов показана синим цветом, каждая горизонтальная линия представляет собой отдельное интрогрессивное событие.

Интрогрессия , также известная как интрогрессивная гибридизация , в генетике представляет собой перенос генетического материала от одного вида в генофонд другого путем повторного обратного скрещивания межвидового гибрида с одним из его родительских видов. Интрогрессия — это долгосрочный процесс, даже если она искусственная; может пройти много поколений гибридов, прежде чем произойдет значительное обратное скрещивание. Этот процесс отличается от большинства форм потока генов тем, что он происходит между двумя популяциями разных видов, а не между двумя популяциями одного и того же вида.

Интрогрессия также отличается от простой гибридизации . Простая гибридизация приводит к относительно равномерной смеси; Частоты генов и аллелей в первом поколении будут представлять собой однородную смесь двух родительских видов, например, наблюдаемую у мулов . Интрогрессия, с другой стороны, приводит к образованию сложной, весьма изменчивой смеси генов и может затрагивать лишь минимальный процент генома донора.

Определение

Интрогрессия или интрогрессивная гибридизация — это включение (обычно посредством гибридизации и обратного скрещивания) новых генов или аллелей одного таксона в генофонд второго, отдельного таксона. Эта интрогрессия считается «адаптивной», если генетический перенос приводит к общему повышению приспособленности таксона-реципиента.

Древние события интрогрессии могут оставлять следы вымерших видов в современных геномах — явление, известное как призрачная интрогрессия .

Источник вариаций

Интрогрессия является важным источником генетической изменчивости в природных популяциях и может способствовать адаптации и даже адаптивному излучению . Это может произойти в гибридных зонах из-за случайности, отбора или перемещения гибридной зоны. Есть данные, что интрогрессия — повсеместное явление у растений и животных. включая людей, в котором он мог ввести аллель микроцефалина D.

Было высказано предположение, что исторически интрогрессия к диким животным вносит большой вклад в широкое разнообразие домашних животных, а не в многочисленные независимые события одомашнивания.

Также было показано, что интрогрессивная гибридизация играет важную роль в эволюции одомашненных видов сельскохозяйственных культур, возможно, обеспечивая гены, которые помогают их распространению в различных средах. Геномное исследование, проведенное Центром геномики и системной биологии Нью-Йоркского университета в Абу-Даби, показало, что одомашненные сорта финиковой пальмы из Северной Африки демонстрируют интрогрессивную гибридизацию 5–18% генома дикой критской пальмы Phoenix theophrasti с финиковыми пальмами Ближнего Востока P. дактилифера . Этот процесс также похож на эволюцию яблок путем гибридизации среднеазиатских яблок с европейскими яблонями. Также было показано, что рис индика возник, когда китайский рис японский прибыл в Индию около 4500 лет назад и гибридизовался с неодомашненной протоиндикой или диким O. nivara , а также перенес ключевые гены одомашнивания от японского к индике.

Примеры

Люди

Основная статья: Скрещивание архаичных и современных людей

Существуют убедительные доказательства интрогрессии неандертальцев. генов и денисовские гены в части генофонда современного человека.

Птицы

Утка кряква , возможно, является самой способной в мире птицей к гибридизации с другими видами уток, часто вплоть до потери генетической идентичности этих видов. Например, популяция дикой кряквы значительно сократила дикую популяцию тихоокеанской черной утки в Новой Зеландии и Австралии в результате скрещивания.

Бабочки

Один важный пример интрогрессии наблюдался в исследованиях мимикрии у бабочек рода Heliconius . Этот род включает 43 вида и множество рас с разной окраской. Сородичи, имеющие перекрывающееся распределение, имеют схожие цветовые узоры. Подвиды H. melpomene amaryllis и H. melpomene timareta ssp. ноябрь перекрытие в распределении.

Используя тест ABBA/BABA , некоторые исследователи заметили, что интрогрессия между парой подвидов составляет от 2% до 5%. Важно отметить, что интрогрессия не случайна. Исследователи увидели значительную интрогрессию в хромосомах 15 и 18, где обнаружены важные локусы мимикрии (локусы B/D и N/Yb). Они сравнили оба подвида с H. melpomene agalope , который является подвидом, близким к H. melpomene amaryllis, во всех геномных деревьях. Результатом анализа стало отсутствие связи между этими двумя видами и H. melpomene agalope в локусах B/D и N/Yb. Более того, они провели тот же анализ с двумя другими видами с перекрывающимся распространением: H. timareta florencia и H. melpomene agalope . Они продемонстрировали интрогрессию между двумя таксонами, особенно в локусах B/D и N/Yb.

Наконец, они завершили свои эксперименты филогенетическим анализом со скользящим окном, оценивая различные филогенетические деревья в зависимости от разных регионов локусов. Когда локус важен для выражения цветового рисунка, между видами существует тесная филогенетическая связь. Когда локус не важен для выражения цветового рисунка, эти два вида филогенетически далеки, поскольку в таких локусах нет интрогрессии.

Домашние виды

Интрогрессия может оказать значительное влияние на отношения между дикими и домашними популяциями животных. Сюда входят домашние животные, например, кошки. или у собак .

Растения

Основная статья: Интрогрессивная гибридизация растений

Интрогрессия наблюдалась у нескольких видов растений. Например, вид ириса из южной Луизианы был изучен Арнольдом и Беннеттом (1993) на предмет повышенной приспособленности гибридных вариантов.

Рыба

Эспинаса и др. обнаружили, что интрогрессия между обитающими на поверхности представителями Astroblepus и трогломорфным видом Astroblepus pholeter привела к развитию у потомства ранее утраченных черт, таких как отчетливые глаза и зрительные нервы.

Линия интрогрессии

Интрогрессивная линия ( IL ) — это вид сельскохозяйственной культуры , который содержит генетический материал, искусственно полученный из популяции диких родственников посредством многократного обратного скрещивания. Примером коллекции IL (называемой IL-библиотекой ) является использование сегментов хромосом из Solanum pennellii (дикий вид томата ), который был интрогрессирован в Solanum lycopersicum (культурный томат). Строки IL-библиотеки обычно охватывают полный геном донора. Интрогрессионные линии позволяют изучать локусы количественных признаков , а также создавать новые сорта путем введения экзотических признаков .

Слияние родословных

Слияние линий на филогенетическом дереве; отдельные события интрогрессии в гибридной зоне (синие) показаны горизонтальными линиями. Гибриды производятся до того, как линии сливаются, но снова присоединяются к одной из двух линий. Ни вид A, ни вид B не сохранились в интересующей зоне.

Слияние линий — это крайний вариант интрогрессии, возникающий в результате слияния двух отдельных видов или популяций. В конечном итоге это приводит к образованию единой популяции, которая вытесняет или заменяет родительский вид в регионе. Некоторое слияние линий происходит вскоре после того, как два таксона расходятся или видоизменяются, особенно если между линиями мало репродуктивных барьеров. Для двух линий не обязательно быть тесно связанными, а скорее иметь способность производить жизнеспособное потомство.

См. также

• Химера (генетика)
• Генная инженерия
• Генетическая эрозия
• Генетическое загрязнение
• Трансген
• Трансгенное растение

Дальнейшее чтение

• Арнольд, ML (2007). Эволюция посредством генетического обмена . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-922903-1 .
• Андерсон, Э. (1949). Интрогрессивная гибридизация . Нью-Йорк: Уайли.
• Декобер, О. (2017). Дополнение к описи Carabini du Midi Toulouse (Coleoptera, Carabidae) - Carnets Natures, 2017, vol. 4: 33–38 (ISSN 2427-6111) https://carnetsnatures.fr/volume4/carabidae-decobert.pdf.
• Эяль Фридман; и др. (2004). «Увеличение количественного признака урожайности томатов с использованием межвидовой интрогрессии». Наука . 305 (5691): 1786–1798. Бибкод : 2004Sci...305.1786F . дои : 10.1126/science.1101666 . ПМИД   15375271 . S2CID   24142071 .
• Ризеберг, Л.Х.; Вендел, Дж. Ф. (1993). «Интрогрессия и ее последствия у растений». В Харрисоне, Р.Г. (ред.). Гибридные зоны и эволюционный процесс . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. стр. 70–109. ISBN  978-0-19-506917-4 .
• Мартинсен Г.Д.; Уизем Р. Дж. Турек; Кейм П. (2001). «Гибридные популяции избирательно фильтруют интрогрессию генов между видами». Эволюция . 55 (7): 1325–1335. doi : 10.1554/0014-3820(2001)055[1325:hpsfgi]2.0.co;2 . ПМИД   11525457 .
• Уитни, К.Д., Ахерн-младший, Кэмпбелл Л.Г., Альберт Л.П., Кинг М.С. (2010). «Закономерности гибридизации растений» (PDF) . Перспективы экологии, эволюции и систематики растений . 12 (3): 175–182. Бибкод : 2010PPEES..12..175W . дои : 10.1016/j.ppees.2010.02.002 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) («Запрещено» – нет доступа 6 апреля 2015 г.) Альтернативная ссылка: Закономерности гибридизации растений