Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 13:14

« Poprzedni Następny »


Definiowanie gatunku: nowe, ale problematyczne, pojęcie gatunku


Jerry A. Coyne 2017-04-17

Kilka dni temu Eva Botkin-Kowacki pisząca o nauce dla „Christian Science Monitor” przeprowadziła ze mną wywiad. Chciała dyskutować o nowym artykule o specjacji ptaków zamieszczonym w „The Auk”, autorstwa Geoffreya E. Hilla z Auburn University: The mitonuclear compatibility species concept (wolny dostęp, odnośnik na końcu). Przeprowadzała także wywiady z kilkoma innymi biologami ewolucyjnymi i ornitologami.

Tezą Hilla jest, że specjacja u ptaków postępuje głównie przez rozbieżne ewoluowanie mitochondriów jednej izolowanej populacji od genomów jądrowych innej populacji, kiedy więc populacje spotykają się po długim okresie izolacji, geny mitochondrialne jednego gatunku nie pasują do pewnych genów jądrowych drugiego i hybrydy albo są bezpłodne, albo niezdolne do życia. Uczyniłoby je to różnymi gatunkami, jeśli problem hybryd jest poważny i przepływ genów między populacjami bardzo niski. Najsilniejszym dowodem, jaki Hill ma na te hipotezę, jest, że dwa „gatunki” ptaków, lasówka niebieskoskrzydła i lasówka złotoskrzydła mają bardzo niewielkie rozejście się genów jądrowych (0,03%, żeby być dokładnym), ale ich mitochondria różnią się znacznie bardziej – 3%. Są uważane za gatunki, ponieważ mają inne ubarwienie i zachowują różnice, kiedy się spotykają.


Oto one:


Lasówka niebieskoskrzydła
(Vermivora cyanoptera):



Lasówka złotoskrzydła (V. chrysoptera):



Według “pojęcia mitojądrowej zgodności gatunków” Hilla, kiedy widoczny jest pewien poziom różnic genetycznych między mitochondriami różnych grup, wskazuje to na niezgodność mitojądrową i grupy powinny być uznane za różne gatunki:

W wyniku, kiedy populacje rozejdą się w ko-adaptowane genotypy mitojądrowe, zredukowane dostosowanie potomstwa spowodowane niezgodnościami mitojądrowymi zabrania wymiany genów mt i N-mt i skutecznie izoluje osobniki o wspólnych, ko-adaptowanych genotypach N i mt. Biorąc to pod uwagę proponuję, by gatunki ptasie diagnozować obiektywnie przez unikatowo ko-adaptowane genotypy mt i N, które są niezgodne z ko-adaptowanym genotypem mt i N jakiejkolwiek innej populacji. Według tej koncepcji zgodności mitojądrowej gatunków, genotyp mitochondrialny jest najlepszą obecnie metodą określania gatunków.

Nie mówi jednak, jak duża różnica między mitochondrialnym DNA upoważniałaby do stwierdzenia, że dwie populacje są różnymi gatunkami.  


Dla Hilla rozejście się mtDNA lasówek sugeruje, że duże rozejście się mitochondriów odegrało główną rolę w niedopuszczeniu do przepływu genów między tymi gatunkami. Jest to jednak z kilku powodów problematyczne.


Po pierwsze, aby interakcje między mitochondrialnym a jądrowym DNA były szkodliwe, także jądrowy DNA musiałby rozejść się w kilku miejscach. Wiemy, że jest sześć odcinków u tych gatunków, które wykazują rozejście się DNA jądrowego, a są wśród nich geny na ubarwienie piór (istnieją także różnice ekologiczne). Dlaczego jednak specjacja w tych grupach nie mogła zajść przy udziale doboru płciowego, rozeszły się więc zarówno pod względem ubarwienia samców, jak i preferencji samic, zamiast za powód uznać niezdolności do życia hybryd z powodu rozejścia się DNA mt/jądrowego? 


Lub może rolę odegrało zróżnicowanie ekologiczne. Problemem z teorią Hilla, co wskazali ewolucjoniści Darren Irwin i Brian Sidlauskas w artykule w “Monitor”, jest założenie, że niezgodność jądrowego/mtDNA jest przyczyną specjacji, skoro mogłaby (jeśli w ogóle istnieje; patrz poniżej) nastąpić po specjacji, która już zaszła drogą doboru płciowego lub jakiegoś innego procesu.


Jeśli jednak tak jest, to dlaczego mitochondria tak się rozchodzą w porównaniu do DNA jądrowego? Mam własną teorię na ten temat, która przekazałem pani Botkin-Kowacki, ale nie wspomniała o niej w artykule. U ptaków samice są  płcią heterogametyczną (płcią z różnymi chromosomami płciowymi), ZW u samic i ZZ u samców. Jest to odwrotność sytuacji u ssaków i owadów, gdzie samce są heterogametyczne z chromosomami XY, a samice z chromosomami XX (pod tym względem Lepidoptera są jak ptaki.)


Wiemy także, ze zjawiska zwanego „regułą Haldane’a” (od biologa J.B.S. Haldane), że u hybryd między gatunkami lub populacjami, jeśli tylko jedna z dwóch płci jest bezpłodna lub nienadająca się do życia, niemal zawsze jest to płeć heterogametyczna. Tak więc wśród hybryd gatunkowych u ptaków i motyli samice są często bezpłodne lub niezdolne do życia, podczas gdy u ssaków i owadów są to zazwyczaj samce. Dużą część mojego życia zawodowego spędziłem pracując nad tym zjawiskiem i moja praca, jak również praca innych sugeruje pewne wyjaśnienia, ale nie będę tutaj w to wchodził. 


Jeśli reguła Haldane’a stosuje się do lasówek, to samice mogą być częściej bezpłodne lub niezdolne do życia niż samce. Ponieważ to samice, nie zaś samce, przekazują mitochondrialny DNA, przeszkodziłoby to przechodzeniu mitochondrialnego DNA między tym dwoma gatunkami – jako że samice-hybrydy nie mogłyby kojarzyć się z samcami z żadnego z gatunków rodzicielskich. Nie dotyczyłoby to DNA jądrowego, który mógłby przechodzić między gatunkami, kiedy hybrydy-samce krzyżowałyby się z każdym z gatunków rodzicielskich. Te hybrydy-samce nie przekazywałyby jednak swojego DNA mitochondrialnego, który przekazuje tylko żeński rodzic. Samo to zjawisko wyjaśniłoby rozbieżność między rozejściem się DNA mitochondrialnego a DNA jądrowego bez potrzeby przywoływania jakichś złych interakcji między genami mitochondrialnymi i jądrowymi. Jest to po prostu zjawisko genetyczne – jeśli część DNA nie może przechodzić między gatunkami, ta część rozejdzie się szybciej. A to obaliłoby najsilniejszy dowód Hilla. (Jego dowody dla tej teorii i tak nie są zbyt silne, chociaż widzieliśmy to zjawisko u niektórych widłonogów.)


Tutaj są inne problemy z teorią Hilla:

  • Jest subiektywna: jakie rozejście się między mitochondrialnym DNA dwóch grup spowoduje, że będą się liczyły jako różne gatunki? Choć Biologiczne Pojęcie Gatunku [Biological Species Concept (BSC)], które zalicza gatunki jako różne, jeśli przepływ genów między nimi jest poważnie zakłócony, jest subiektywne w niektórych wypadkach niepełnego przepływu genów, w innych jest obiektywne: ludzie nie mogą wymieniać genów z szympansami ani Drosophila simulans z D. melanogaster (hybrydy są całkowicie bezpłodne lub niezdolne do życia).
  • Pojęcie gatunku Hilla jest jedynie podkategorią BSC: jest tylko jednym z wielu sposobów, na jakie przepływ genów może być zakłócony, a wiemy o wielu gatunkach, jak kaczki, które zachowują odrębność, mimo że bariery reprodukcyjne nie obejmują problemów z DNA mt/jądrowym.
  • Pojęcie gatunku Hilla nie jest ogólne: znamy wiele gatunków w innych grupach, w których przepływ genów został zatrzymany nie przez bezpłodność lub niezdolność do życia hybryd, ale przez zjawiska takie, jak różnice w ekologii, preferencje w wyborze partnera lub inna pora godowa albo używanie innych zapylaczy.   
  • Jak przyznaje Hill, nie ma bezpośrednich dowodów w żadnym gatunku ptaków na problem hybryd spowodowany szkodliwymi interakcjami między mitochondrialnym DNA jednego gatunku a jądrowym DNA drugiego. Jest to czysto spekulacyjna teoria oparta na obserwacjach takich jak dane o lasówkach, które mają inne i lepsze wyjaśnienia. 
  • W innych grupach, takich jak ssaki i muchy, mitochondria przenoszą się z łatwością między gatunkami, podczas gdy DNA jądrowy jest dalszy od siebie. Wyjaśnia to reguła Haldane’s (w tych grupach płodne hybrydy-samice mogą przenosić mtDNA między gatunkami), ale koncepcja Hilla, że mitochondria są genetycznie niezgodne z jądrowym DNA, tego nie wyjaśnia.

Jak powiedziałem pani Botkin-Kowacki, uważam, że teoria Hilla jest dość interesująca, ale dziwiłem się, że pisze o tym artykuł, bo nie jest to żaden przełom. Odpowiedziała, że koncepcja  „gatunków” jest zawsze rewidowana, a tutaj jest kolejna. Powiedziałem jej, że uważam BSC za najużyteczniejszą w rozumieniu „problemu gatunków”, który to problem intrygował biologów ewolucyjnych w czasach Nowoczesnej Syntezy. Moje wyjaśnienie jest poniżej:

Jerry Coyne, biolog z University of Chicago i współautor książki Speciation, zgadza się, że hipoteza Hilla mogłaby być tylko jednym z aspektów klasycznej koncepcji gatunku biologicznego. “Nie dowiódł, że jest to lepsze kryterium dla pojęcia gatunku niż to, które używane jest tradycyjnie – mówi dr Coyne w wywiadzie telefonicznym dla ‘Monitor’ – Zawsze sprowadza się to do izolacji rozrodczej”.


“Jeśli pytasz dlaczego natura jest grudkowata - mówi, odnosząc się to zgrupowań, które naukowcy nazywają gatunkami – nie bardzo da się dojść do jakiegokolwiek innego wniosku niż to, że tym, co uczyniłoby z tych grudek continuum zamiast grudkowatości, są bariery rozrodcze”.  


Próba znalezienia jednego pojęcia gatunku, który będzie pasował do wszystkich, może nie być najlepszą drogą dla biologów, mówi Irwin. “Być może, różne pojęcia pasują lepiej do różnych grup zwierząt lub roślin i różne procesy mogą zachodzić w różnych przypadkach – mówi. – Może nie istnieć doskonałe pojęcie gatunku”.

Nie sądzę, że istnieje jedno pojęcie gatunku, które obejmuje grupy zarówno rozmnażające się płciowo, jak bezpłciowo (nie można mieć izolacji reprodukcyjnej, jeśli grupa reprodukuje się bezpłciowo!), ale BSC okazała się najbardziej użyteczna w zrozumieniu braku ciągłości natury. Powiedziałem jej także, że każda praca, o której wiem, a która omawia proces specjacji, posługuje się BSC, a więc biolodzy rozumieją, że izolacja rozrodcza jest kluczowa w utrzymaniu odrębności grup w naturze, które nazywamy gatunkami.  

______________

Hill, G. E. 2007. The mitonuclear compatibility species concept. The Auk 134: 393-409. doi: http://dx.doi.org/10.1642/AUK-16-201.1


Defining species: a new but problematic species concept

Why Evolution Is True, 10 marca 2017

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Jerry A. Coyne


Profesor (emeritus) na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków.  Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.


Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1470 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

„Grubogłowi przedsiębiorcy pogrzebowi w noc żywych trupów”   Júnior   2022-05-31
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
„New Yorker” pisze o hoacynie, sugeruje, że koncepcja Darwina drzew ewolucyjnych może być urojeniem   Coyne   2022-07-25
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin   Júnior   2022-06-11
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
“Daily Beast” wypacza epigenetykę oszukańczymi twierdzeniami, że dzieci mogą “odziedziczyć wspomnienia Holocaustu”   Coyne   2017-10-05
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
“Odwrócenie specjacji” (fuzja gatunków) u kruków   Coyne   2018-03-16
“Partenogenetyczny” rak rozmnaża się bez seksu: czy to jest nowy gatunek?   Coyne   2018-02-17
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
“Scientific American” poświęca się polityce, a nie nauce; odmawia publikowania krytycznych analiz swoich fałszywych lub wprowadzających w błąd twierdzeń   Coyne   2022-09-01
“Współczesny” Homo sapiens mógł być w Eurazji aż 210 tysięcy lat temu   Coyne   2019-07-17
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
10 twierdzeń działaczy walczących w Afryce z GMO o tym, dlaczego postępy w biotechnologii upraw powinny zostać odrzucone – i dlaczego są one błędne   Maina   2022-11-17
100 milionów lat ozdabiania się śmieciami   Yong   2016-07-05
12 podstawowych punktów biologii ewolucyjnej   Cobb   2016-03-02
Pseudonauka Masaru Emoto   Novella   2017-12-18
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Klasyczna historia skorygowana: porosty to grzyby + glony + drożdże (inne grzyby)   Coyne   2016-08-05
Homo floresiensis, hominin “hobbit”, w Internecie   Coyne   2016-11-25
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
„ Całujące się” koralowce złapane in flagranti   Yong   2016-07-28
”Sygnalizowanie cnoty” może nas irytować. Cywilizacja byłaby jednak bez niego niemożliwa    Miller   2019-09-13
A jednak chorują na raka    Łopatniuk   2016-02-13
Czyste okrucieństwo cięć w pomocy żywnościowej   Lomborg   2017-08-07
Dalszy spadek zgonów z powodu raka   Novella   2019-02-04
Dlaczego mamy alergie?   Zimmer   2016-01-28
Dlaczego sądy nie powinny rozstrzygać o nauce     2018-12-13
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Dlaczego zwierzęta są urocze?   Coyne   2014-12-30
Dziennik z Mozambiku: Demony w kurzu   Naskręcki   2018-03-30
Dziwaczne, wysysające krew czerwie jurajskie   Cobb   2014-06-28
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Gigantyczne “paleonory” wykopane przez wymarłe ssaki   Coyne   2017-06-29
Grupy anty-GMO przegrywają sprawę sądową w Nigerii    i Nkechi Isaak   2022-07-30
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Komisja Europejska ukrywa naukę o pszczołach   Ridley   2017-05-03
Malaria pachnąca cytryną    Zimmer   2015-04-07
Małpo ty moja   Koraszewski   2015-04-17
Metamorfozy    Júnior   2022-04-09
Minęło 40 lat od wydania „Samolubnego genu” – śmiała książka Richarda Dawkinsa ostała się próbie czasu   Ridley   2016-02-17
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Nowe badanie wskazuje na jednego oszusta   Coyne   2016-08-18
Nowy i dziwaczny rodzaj mimikry: nasiona rośliny naśladują kształt i zapach odchodów zwierzęcych, by ułatwić roznoszenie ich przez żuki gnojowe   Coyne   2015-10-20
O porażkach wolności i lęku przed nauką   Dennett   2016-05-20
O rzeczywistości rasy i odrazie do rasizmu    i Brian Boutwell   2017-09-04
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Osobisty mikrobiom w cyfrach   Zimmer   2014-08-14
Ostrogony nie są naprawdę “żywymi skamieniałościami”    Coyne   2015-07-29
Palestyńska intersekcjonalność z nazistami   Frantzman   2017-07-08
Pochwała ignorancji, czyli wiem, że nie wiem   Cullen   2017-01-11
Przykre niespodzianki, czyli czerniak i siwizna   Łopatniuk   2015-08-01
Przypuszczalnie złamana kość    Coyne   2015-06-04
Rozum i Wiara IICzyli takie sobie rozmowy o religijnych „prawdach” i problemach z nimi związanych.   Ferus   2015-11-22
Ryba z biodrami   Mayer   2016-03-30
Siedem narzędzi myślenia   Dennett   2014-11-19
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Wierzący nagradzani za życia   Coyne   2014-12-21
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Świetna ewolucyjna innowacjaktóra okazała się zgubna   Yong   2015-12-10
Dlaczego odmawiamy dostrzegania jaśniejszej strony, choć powinniśmy   Pinker   2018-04-17
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Po prostu nie mogę się doczekać, aby znów wyruszyć w trasę   Tonhasca Júnior   2022-10-27
Pochwała jednoznaczności   Witkowski   2019-10-29
Z perspektywy naszego kurnika   Witkowski   2020-01-16
A co to takie włochate?   Łopatniuk   2016-04-02
A genomy ciągle kurczą się…   Zimmer   2016-11-22
A teraz dobre wiadomości: Sprawy naprawdę idą w dobrym kierunku   Pinker   2015-11-24
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
A.N. Wilson znowu kopie Darwina, tym razem w “Times”   Coyne   2017-09-07
Adam i Ewa: dwoje, czy więcej niż dwoje przodków?   Coyne   2017-01-07
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
Agroekologia zmienia biednych farmerów w biedniejszych   Muhumuza   2022-06-09
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Aktywacja telomerazy mogłaby prowadzić do leczenia samej starości   Ridley   2015-10-27
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Aktywność umysłowa nie zapobiega osłabieniu umysłowej sprawności   Novella   2018-12-15
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Akupunktura kontra nauka, wersja lingwistyczna     2017-06-01
Akupunktura kwantowa   Novella   2019-04-23

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk