Hybridisierung und Genfluss zwischen Arten

Hybridisierung zwischen teilweise isolierten Arten und die dadurch entstehende Introgression von Genen können die Evolution sowohl behindern als auch fördern, Artgrenzen verwischen und gelegentlich neue Linien hervorbringen.

Definition

Hybridisierung ist die Kreuzung zwischen Mitgliedern genetisch unterschiedlicher Populationen oder Arten, und Genfluss zwischen Arten, oder Introgression, ist die daraus resultierende Aufnahme von genetischem Material von einer Art in eine andere. Diese Prozesse zeigen, dass Artgrenzen oft durchlässig und nicht absolut sind.

Scope

Dieses Thema behandelt Hybridzonen, in denen verwandte Arten aufeinandertreffen und sich kreuzen, die Introgression von Allelen über Artgrenzen hinweg, die evolutionären Folgen der Hybridisierung, einschließlich adaptiver Introgression und Hybridspeziation, und was genomische Muster des Genflusses über die Durchlässigkeit von Arten offenbaren.

Core questions

• Was sind Hybridzonen, und was verraten sie über reproduktive Isolation?
• Wie bewegt Introgression Gene über Artgrenzen hinweg?
• Wann ist Hybridisierung eine kreative Kraft, wie bei adaptiver Introgression oder Hybridspeziation?
• Wie offenbaren genomische Daten das Ausmaß und die Geschichte des Genflusses zwischen Arten?

Key theories

Hybridzonen als natürliche Laboratorien

Wo verwandte Arten aufeinandertreffen und sich kreuzen, spiegelt die Breite und Struktur der resultierenden Hybridzone das Gleichgewicht zwischen Genfluss und Selektion gegen Hybride wider und liefert direkte Beweise für die Stärke reproduktiver Barrieren.

Adaptive Introgression und Hybridspeziation

Introgression kann vorteilhafte Allele zwischen Arten übertragen, und in einigen Fällen erzeugt die Hybridisierung selbst neue, reproduktiv isolierte Hybridlinien, wodurch Genfluss zu einer Quelle der Neuheit und nicht nur einer Einschränkung wird.

Mechanisms

Wenn unvollständig isolierte Arten in Kontakt kommen, bilden sie Hybridzonen, deren Struktur das Gleichgewicht zwischen der Immigration elterlicher Genotypen und der Selektion gegen Hybride widerspiegelt. Die Rückkreuzung von Hybriden mit elterlichen Arten ermöglicht die Introgression, die schrittweise Übertragung bestimmter Allele über die Artgrenze hinweg; einige introgressierte Allele sind neutral, einige schädlich und werden eliminiert, und einige sind adaptiv und werden begünstigt. Genomweite Daten zeigen, dass die Introgression ungleichmäßig ist, wobei Regionen in der Nähe von Inkompatibilitätsloci resistent gegen Genfluss sind. In selteneren Fällen führt Hybridisierung zu stabilisierten Hybridarten, entweder durch Polyploidie oder durch neuartige Kombinationen, die reproduktiv von beiden Eltern isoliert sind.

Clinical relevance

Hybridisierung und Introgression sind relevant für den Naturschutz, wo Genfluss von häufigen oder domestizierten Verwandten gefährdete Arten genetisch überfluten kann, und für das Verständnis der Ausbreitung adaptiver Merkmale wie Insektizidresistenz unter verwandten Vektor- oder Schädlingsarten.

History

Frühe Forscher betrachteten Hybridisierung hauptsächlich als Ärgernis oder evolutionäre Sackgasse, aber Botaniker erkannten lange ihre kreative Rolle bei Pflanzen. Ehrlich und Ravens Neubewertung des Genflusses von 1969 und genomische Studien ab den 2000er Jahren etablierten, dass Introgression weit verbreitet und manchmal adaptiv im gesamten Baum des Lebens ist.

Debates

Wie wichtig ist Hybridisierung als kreative evolutionäre Kraft?

Das Ausmaß, in dem adaptive Introgression und Hybridspeziation zur Anpassung und Diversifizierung beitragen, im Gegensatz zur Hybridisierung, die hauptsächlich die Eigenständigkeit untergräbt, wird mit genomischen Beweisen aktiv diskutiert.

Key figures

• Ernst Mayr
• Paul Ehrlich
• Peter Raven
• Loren Rieseberg

Seminal works

• coyneOrr2004
• futuyma2017
• ehrlichRaven1969

Frequently asked questions

Schadet Hybridisierung Arten immer?

Nein. Während Hybridisierung seltene Arten durch genetische Überflutung bedrohen kann, kann sie auch vorteilhafte Allele zwischen Arten übertragen (adaptive Introgression) und gelegentlich völlig neue Hybridarten schaffen.

Was ist Introgression?

Introgression ist die Bewegung von Genen von einer Art in den Genpool einer anderen durch Hybridisierung, gefolgt von wiederholter Rückkreuzung, wodurch fremde Allele in einer ansonsten eigenständigen Art verbleiben.