Гибридизация и поток генов между видами

Гибридизация между частично изолированными видами и интрогрессия генов, которую она вызывает, могут как препятствовать, так и способствовать эволюции, размывая границы видов и иногда порождая новые линии.

Definition

Гибридизация — это скрещивание между представителями генетически различных популяций или видов, а поток генов между видами, или интрогрессия, — это результирующее включение генетического материала одного вида в другой. Эти процессы показывают, что границы видов часто проницаемы, а не абсолютны.

Scope

Эта тема охватывает гибридные зоны, где родственные виды встречаются и скрещиваются, интрогрессию аллелей через границы видов, эволюционные последствия гибридизации, включая адаптивную интрогрессию и гибридогенное видообразование, а также то, что геномные паттерны потока генов показывают о проницаемости видов.

Core questions

• Что такое гибридные зоны и что они показывают о репродуктивной изоляции?
• Как интрогрессия перемещает гены через границы видов?
• Когда гибридизация является творческой силой, как в случае адаптивной интрогрессии или гибридогенного видообразования?
• Как геномные данные показывают степень и историю потока генов между видами?

Key theories

Гибридные зоны как естественные лаборатории

Там, где родственные виды встречаются и скрещиваются, ширина и структура образующейся гибридной зоны отражает баланс между потоком генов и отбором против гибридов, предоставляя прямые доказательства силы репродуктивных барьеров.

Адаптивная интрогрессия и гибридогенное видообразование

Интрогрессия может передавать полезные аллели между видами, а в некоторых случаях сама гибридизация порождает новые, репродуктивно изолированные гибридные линии, делая поток генов источником новизны, а не только ограничением.

Mechanisms

Когда неполностью изолированные виды вступают в контакт, они образуют гибридные зоны, структура которых отражает баланс между иммиграцией родительских генотипов и отбором против гибридов. Обратное скрещивание гибридов с родительскими видами позволяет осуществлять интрогрессию — постепенную передачу определенных аллелей через границу вида; некоторые интрогрессированные аллели нейтральны, некоторые вредны и элиминируются, а некоторые адаптивны и благоприятны. Геномные данные показывают, что интрогрессия неравномерна, при этом области вблизи локусов несовместимости устойчивы к потоку генов. В более редких случаях гибридизация приводит к образованию стабилизированных гибридных видов, либо посредством полиплоидии, либо посредством новых комбинаций, которые репродуктивно изолированы от обоих родителей.

Clinical relevance

Гибридизация и интрогрессия имеют значение для сохранения видов, где поток генов от обычных или домашних родственников может генетически подавлять исчезающие виды, а также для понимания распространения адаптивных признаков, таких как устойчивость к инсектицидам, среди родственных видов-переносчиков или вредителей.

History

Ранние исследователи рассматривали гибридизацию в основном как помеху или эволюционный тупик, но ботаники давно признали ее творческую роль у растений. Переоценка потока генов Эрлихом и Рейвеном в 1969 году, а также геномные исследования с 2000-х годов установили, что интрогрессия широко распространена и иногда адаптивна по всему древу жизни.

Debates

Насколько важна гибридизация как творческая эволюционная сила?

Степень, в которой адаптивная интрогрессия и гибридогенное видообразование способствуют адаптации и диверсификации, в отличие от того, что гибридизация в основном размывает различия, активно обсуждается с использованием геномных данных.

Key figures

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

Seminal works

• coyneOrr2004
• futuyma2017
• ehrlichRaven1969

Frequently asked questions

Всегда ли гибридизация вредит видам?

Нет. Хотя гибридизация может угрожать редким видам через генетическое подавление, она также может передавать полезные аллели между видами (адаптивная интрогрессия) и иногда создавать совершенно новые гибридные виды.

Что такое интрогрессия?

Интрогрессия — это перемещение генов из одного вида в генофонд другого посредством гибридизации с последующим многократным обратным скрещиванием, оставляя чужеродные аллели у в остальном отличного вида.