Lai tạo và Dòng gen giữa các loài

Sự lai tạo giữa các loài bị cô lập một phần và sự du nhập gen mà nó tạo ra, có thể vừa cản trở vừa góp phần vào quá trình tiến hóa, làm mờ ranh giới loài và đôi khi tạo ra các dòng dõi mới.

Definition

Lai tạo là sự giao phối giữa các thành viên của các quần thể hoặc loài khác biệt về mặt di truyền, và dòng gen giữa các loài, hay sự du nhập, là sự kết hợp vật liệu di truyền từ loài này vào loài khác. Các quá trình này cho thấy ranh giới loài thường có thể thấm qua được chứ không phải là tuyệt đối.

Scope

Chủ đề này bao gồm các vùng lai tạo nơi các loài có quan hệ họ hàng gặp gỡ và giao phối, sự du nhập của các alen qua ranh giới loài, các hệ quả tiến hóa của sự lai tạo bao gồm sự du nhập thích nghi và sự hình thành loài lai, và những gì các mô hình bộ gen của dòng gen tiết lộ về tính thấm của các loài.

Core questions

• Các vùng lai tạo là gì, và chúng tiết lộ điều gì về sự cô lập sinh sản?
• Sự du nhập di chuyển gen qua ranh giới loài như thế nào?
• Khi nào sự lai tạo là một lực lượng sáng tạo, như trong sự du nhập thích nghi hoặc sự hình thành loài lai?
• Dữ liệu bộ gen tiết lộ mức độ và lịch sử của dòng gen giữa các loài như thế nào?

Key theories

Các vùng lai tạo như các phòng thí nghiệm tự nhiên

Nơi các loài có quan hệ họ hàng gặp gỡ và giao phối, chiều rộng và cấu trúc của vùng lai tạo hình thành phản ánh sự cân bằng giữa dòng gen và chọn lọc chống lại các cá thể lai, cung cấp bằng chứng trực tiếp về sức mạnh của các rào cản sinh sản.

Sự du nhập thích nghi và sự hình thành loài lai

Sự du nhập có thể chuyển các alen có lợi giữa các loài, và trong một số trường hợp, bản thân sự lai tạo tạo ra các dòng dõi lai mới, bị cô lập về mặt sinh sản, biến dòng gen thành một nguồn đổi mới chứ không chỉ là một hạn chế.

Mechanisms

Khi các loài bị cô lập không hoàn toàn tiếp xúc với nhau, chúng hình thành các vùng lai tạo, cấu trúc của chúng phản ánh sự cân bằng giữa sự nhập cư của các kiểu gen bố mẹ và sự chọn lọc chống lại các cá thể lai. Sự lai ngược của các cá thể lai với các loài bố mẹ cho phép sự du nhập, tức là sự chuyển giao dần dần các alen cụ thể qua ranh giới loài; một số alen được du nhập là trung tính, một số có hại và bị loại bỏ, và một số thích nghi và được ưu tiên. Dữ liệu toàn bộ bộ gen cho thấy sự du nhập không đồng đều, với các vùng gần các locus không tương thích có khả năng kháng dòng gen. Trong những trường hợp hiếm hơn, sự lai tạo tạo ra các loài lai ổn định, thông qua đa bội thể hoặc thông qua các tổ hợp mới bị cô lập về mặt sinh sản với cả hai bố mẹ.

Clinical relevance

Sự lai tạo và du nhập có ý nghĩa quan trọng đối với công tác bảo tồn, nơi dòng gen từ các loài họ hàng phổ biến hoặc thuần hóa có thể làm suy yếu di truyền các loài có nguy cơ tuyệt chủng, và để hiểu sự lây lan của các đặc điểm thích nghi như khả năng kháng thuốc trừ sâu giữa các loài vật chủ hoặc loài gây hại có liên quan.

History

Các nhà khoa học ban đầu coi sự lai tạo chủ yếu là một sự phiền toái hoặc một ngõ cụt tiến hóa, nhưng các nhà thực vật học từ lâu đã công nhận vai trò sáng tạo của nó ở thực vật. Sự đánh giá lại dòng gen của Ehrlich và Raven năm 1969, và các nghiên cứu bộ gen từ những năm 2000 trở đi, đã xác định rằng sự du nhập phổ biến và đôi khi thích nghi trên khắp cây sự sống.

Debates

Sự lai tạo quan trọng đến mức nào như một lực lượng tiến hóa sáng tạo?

Mức độ mà sự du nhập thích nghi và sự hình thành loài lai đóng góp vào sự thích nghi và đa dạng hóa, trái ngược với việc sự lai tạo chủ yếu làm xói mòn sự khác biệt, đang được tranh luận sôi nổi với bằng chứng bộ gen.

Key figures

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

Seminal works

• coyneOrr2004
• futuyma2017
• ehrlichRaven1969

Frequently asked questions

Sự lai tạo luôn gây hại cho các loài phải không?

Không. Mặc dù sự lai tạo có thể đe dọa các loài quý hiếm thông qua sự tràn ngập di truyền, nó cũng có thể chuyển các alen có lợi giữa các loài (sự du nhập thích nghi) và đôi khi tạo ra các loài lai hoàn toàn mới.

Sự du nhập là gì?

Sự du nhập là sự di chuyển của gen từ loài này sang vốn gen của loài khác thông qua sự lai tạo sau đó là sự lai ngược lặp lại, để lại các alen ngoại lai trong một loài khác biệt.