Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 14:40

« 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

Kameleon przekazuje różne informacje różnymi częściami ciała   Yong   2013-12-14
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
Wielki skandal z biopaliwami   Lomborg   2013-12-19
Przedwczesna wiadomość o śmierci samolubnego genu   Coyne   2013-12-22
Czy jest życie na Europie?   Ridley   2013-12-22
Nowa data udomowienia kotów: około 5300 lat temu – i to w Chinach   Coyne   2013-12-26
Na Zeusa, natura jest przeżarta rują i korupcją   Koraszewski   2013-12-26
Proces cywilizacji   Ridley   2013-12-28
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Żebropławy, czyli dziwactwa ewolucji   Coyne   2013-12-30
Czy może istnieć sztuka bez artysty?    Wadhawan   2013-12-30
Zderzenie mentalności   Koraszewski   2014-01-01
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Delfiny umyślnie narkotyzują się truciznami rozdymków   Coyne   2014-01-04
Długi cień anglosfery   Ridley   2014-01-05
Ciemna materia genetyki psychiatrycznej   Zimmer   2014-01-06
Co czyni nas ludźmi?   Dawkins   2014-01-07
Twoja choroba na szalce   Yong   2014-01-08
Czy mamut włochaty potrzebuje adwokata?   Zimmer   2014-01-09
Pradawne rośliny kwitnące znalezione w bursztynie   Coyne   2014-01-10
Ratując gatunek możesz go niechcący skazać   Yong   2014-01-11
Ewolucja ukryta w pełnym świetle   Zimmer   2014-01-13
Koniec humanistyki?   Coyne   2014-01-15
Jak poruszasz nogą, która kiedyś była płetwą?   Yong   2014-01-16
Jak wyszliśmy na ląd, kość za kością   Zimmer   2014-01-19
Twoja wewnętrzna mucha   Cobb   2014-01-22
Ukwiał żyje w antarktycznym lodzie!   Coyne   2014-01-25
Dlaczego poligamia zanika?   Ridley   2014-01-26
Wspólne pochodzenie sygnałów płodności   Cobb   2014-01-28
Ewolucja i Bóg   Coyne   2014-01-29
O delfinach, dużych mózgach i skokach logiki   Yong   2014-01-30
Dziennikarski „statek upiorów” Greg Mayer   Mayer   2014-01-31
Dlaczego leniwce wypróżniają się na ziemi?   Bruce Lyon   2014-02-02
Moda na kopanie nauki   Coyne   2014-02-03
Neandertalczycy: bliscy obcy   Zimmer   2014-02-05
O pochodzeniu dobra i zła   Coyne   2014-02-05
Sposób znajdowania genów choroby   Yong   2014-02-07
Czy humaniści boją się nauki?   Coyne   2014-02-07
Kiedy zróżnicowały się współczesne ssaki łożyskowe?   Mayer   2014-02-10
O przyjaznej samolubności   Koraszewski   2014-02-12
Skąd wiesz, że znalazłeś je wszystkie?   Zimmer   2014-02-15
Nauka odkrywa nową niewiedzę o przeszłości   Ridley   2014-02-18
Żyjące gniazdo?   Zimmer   2014-02-19
Planeta tykwy pospolitej   Zimmer   2014-02-21
Nowe niezwykłe skamieniałości typu “Łupki z Burgess”   Coyne   2014-02-22
Dziennik z Mozambiku: Pardalota   Naskręcki   2014-02-23
Wskrzeszona odpowiedź z kredy na “chorobę królów”   Yong   2014-02-26
Dziennik z Mozambiku: Sybilla     2014-03-01
Spojrzeć ślepym okiem   Yong   2014-03-02
Intelektualne danie dnia  The Big Think   Coyne   2014-03-04
Przeczołgać się przez mózg i nie zgubić się   Zimmer   2014-03-05
Gdzie podziewają się żółwiki podczas zgubionych lat?   Yong   2014-03-10
Supergen, który maluje kłamcę   Yong   2014-03-14
Idea, którą pora oddać na złom   Koraszewski   2014-03-15
Zwycięstwa bez chwały   Ridley   2014-03-17
Twarde jak skała   Naskręcki   2014-03-18
Pasożyty informacyjne   Zimmer   2014-03-19
Seymour Benzer: humor, historia i genetyka   Cobb   2014-03-21
Kto to był Per Brinck?   Naskręcki   2014-03-23
Potrafimy rozróżnić między przynajmniej bilionem zapachów   Yong   2014-03-25
Godzina Ziemi czyli o celebrowaniu ciemności   Lomborg   2014-03-27
Słonie słyszą więcej niż ludzie   Yong   2014-03-30
Niebo gwiaździste nade mną, małpa włochata we mnie   Koraszewski   2014-03-31
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Najstarsze żyjące organizmy   Coyne   2014-04-03
Jak zmienić bakterie jelitowe w dziennikarzy   Yong   2014-04-06
Eureka! Sprytne wrony to odkryły   Coyne   2014-04-07
Sukces upraw GM w Indiach   Lomborg   2014-04-09
Wirus, który sterylizuje owady, ale je pobudza   Yong   2014-04-12
Przystosować się do zmiany klimatu   Ridley   2014-04-14
Jeden oddech, który zmienił planetę   Naskręcki   2014-04-16
Najgorsze w karmieniu komarów jest czekanie   Yong   2014-04-17
Kłopotliwa podróż w przyszłość   Ridley   2014-04-19
Pierwsze spojrzenie na mikroby współczesnych łowców zbieraczy     2014-04-23
Seksizm w nauce o jaskiniowych owadach   Coyne   2014-04-26
Musza bakteria zaprasza inne muszki na uczty owocowe   Yong   2014-04-27
Zachwycający rabuś, który liczy sto milionów lat   Cobb   2014-04-28
Mądrość (małych) tłumów   Zimmer   2014-04-29
Tak bada się ewolucję inteligencji u zwierząt   Yong   2014-05-02
Fantastyczna mimikra tropikalnego pnącza   Coyne   2014-05-03
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Pomidory tworzą pestycydy z zapachu swoich sąsiadów   Yong   2014-05-07
Potrawy z pasożytów   Zimmer   2014-05-08
Technologia jest często matką nauki, a nie odwrotnie   Ridley   2014-05-09
Montezuma i jego flirty   Coyne   2014-05-11
Insekt dziedziczy mikroby z plemnika taty   Yong   2014-05-12
Polowanie na nietoperze   Naskręcki   2014-05-14
Zmień swoje geny przez zmianę swojego życia   Coyne   2014-05-15
Obrona śmieciowego DNA   Zimmer   2014-05-17
Gdzie są badania zwierzęcych wagin?   Yong   2014-05-20
Niemal ssaki   Naskręcki   2014-05-21
Zobaczyć jak splątane są gałęzie drzewa   Zimmer   2014-05-23
Dlaczego ramiona ośmiornicy nie plączą się   Yong   2014-05-24
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Wąż zgubiony i ponownie odnaleziony   Mayer   2014-05-28
Niespodziewani krewni mamutaków   Yong   2014-05-30
Trochę lepszy  świat   Ridley   2014-05-31
Tam, gdzie są ptaki   Mayer   2014-06-01
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Jestem spełniony   Naskręcki   2014-06-04

« 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