Prawda

Wtorek, 22 maja 2018 - 21:32

« Poprzedni Następny »


Specjacja zięb z Galápagos przez hybrydyzację


Jerry A. Coyne 2017-12-04

Definiuję “specjację” w tym poście tak, jak robią to autorzy, czyli “powstawanie reprodukcyjnych barier między populacjami, które żyją na tym samym obszarze, nie pozwalających im albo na krzyżowanie się, albo tworzenie płodnych hybryd, jeśli się krzyżują”. Większość biologów uważa, że specjacja – powstawanie tych barier – wymaga długich okresów geograficznej izolacji między populacjami, pozwalając im na rozejście się przez dobór naturalny lub dryf genetyczny bez zanieczyszczania wymianą genów między grupami. Kiedy to zróżnicowanie dojdzie do pewnego punktu, może powstać bariera reprodukcyjna jako produkt uboczny ewolucyjnej dywergencji i wtedy mamy nowe gatunki. (Jeśli mamy być pewni, że są to rzeczywiste „biologiczne gatunki”, powinny móc koegzystować po zejściu się na tym samym obszarze lub, jako jednokierunkowy test, dawać bezpłodne lub nienadające się do życia hybrydy, kiedy krzyżuje się je przymusowo w zoo. Jeśli dają płodne krzyżówki w zoo, nadal nie mamy odpowiedzi, bo wiele zwierząt, które koegzystują w naturze bez hybrydyzowania, mogą robić to w sztucznych warunkach zamknięcia w zoo.)

Ten proces, który Allen Orr i ja opisaliśmy obszernie (z podaniem dowodów) w naszej książce Speciation, zabiera czas – często bardzo wiele czasu. Szacowaliśmy, że stworzenie nowego gatunku w ten sposób w płciowo rozmnażających się organizmach zabiera do miliona lat.


Niemniej istnieją sposoby, na jakie specjacja może zachodzić szybciej – znacznie szybciej. Jednym sposobem jest „hybrydowa specjacja”, w której dwa gatunki bardzo rzadko wymieniają geny, ale ta rzadka wymiana prowadzi do stworzenia hybrydowej populacji, która jest genetycznie heterogeniczna. Ta populacja wobec dziwnej domieszki genetycznej i może silnego doboru na nowy genom, sama może ewoluować do reprodukcyjnej izolacji od obu gatunków rodzicielskich, tworząc w ten sposób trzeci, hybrydowy gatunek.


To dzieje się często u roślin w procesie alloploidalności (patrz tutaj), co wyjaśnia kilka procent wydarzeń specjacyjnych u niektórych grup roślin (i więcej u paproci). Ten rodzaj specjacji wyróżnia się z dwóch powodów: jest szybki, często wymagający zaledwie garści pokoleń, i zachodzi bez potrzeby geograficznej izolacji populacji, ponieważ zaczyna się od rzadkiego zdarzenia hybrydyzacji między koegzystującymi gatunkami. Żaden ewolucjonista nie wątpi w znaczenie alloploidalności jako sposobu tworzenia gatunków roślin.


Inną i podobną metodą, która nie dotyczy podwojenia zestawu chromosomów, jest „homoploidalna specjacja przez hybrydyzację”, w której dwa normalnie diploidalne gatunki, jak w przypadku opisanym poniżej, tworzą hybrydy, a ponieważ niektóre z tych hybryd mogą być płodne lub na wpół płodne, te diploidalne hybrydy mogą szybko wyewoluować w nowy gatunek, który jest reprodukcyjnie izolowany od obu gatunków rodzicielskich. (Proszę zauważyć, że w tych wypadkach rodzicielskie gatunki nie mogą być całkowicie izolowane reprodukcyjnie, bo krzyżowały się i niektóre z hybryd były płodne. Ale, jak Allen i ja zanotowaliśmy, definicja „gatunku” może pozwolić na pewien nieznaczny przepływ genów.)


W ostatnich latach kilku biologów bardzo zachwalało homoploidalną specjację przez hybrydyzację, ale, jak pisałem mniej więcej rok temu, dowody na ten proces są rzadkie. W pracy opublikowanej w 2014 r. w Evolution, znaleziono przy użyciu ścisłych kryteriów badawczych tylko cztery przekonujące przykłady tego rodzaju specjacji: trzy w jednym rodzaju słoneczników i jeden u motyli. Tak więc jeszcze nie wykazano, by ten proces, choć interesujący, był wystarczająco częsty, żeby stanowić ważny sposób powstawania gatunków.


Ale nowy artykuł w “Science” Sangeeta Lamichhaney’ego i in. opisuje to, co wydaje się kolejnym przypadkiem, tym razem wśród zięb z Galápagos rodzaju Geospiza. Ten bardzo dobry artykuł otrzymał wielkie nagłośnienie medialne, z którego część wprowadza w błąd, implikując, że ten proces może być powszechny lub że pojęcie “biologicznego gatunku” jest bezwartościowe. Sam artykuł w „Science” niczego takiego nie mówi.


Pokazuje natomiast, że nowy i bardzo mały gatunek zięb powstał na jednej z wysp Galápagos, Daphne Major, po tym jak zabłąkana zięba z innej wyspy wylądowała na Daphne i krzyżowała się z lokalną populacją. Z tej krzyżówki powstała populacja, która wydaje się reprodukcyjnie izolowana od przynajmniej jednego gatunku rodzicielskiego, a może również od drugiego. Ta izolacja powstała w ciągu trzech pokoleń, a więc wydarzenie specjacyjne zaszło bardzo szybko.  

Oto historia: młodociany samiec zięby gatunku darwinka grubodzioba G. conirostris, rezydent wyspy Española (i małej wyspy satelickiej), przeleciał ponad 100 km i wylądował na małej wyspie Daphne Major. Tutaj jest darwinka grubodzioba i podróż tego samca, który minął co najmniej dwie inne wyspy, by dostać się na Daphne Major:


Geospiza conirostris, zięba darwinka grubodzioba
Geospiza conirostris, zięba darwinka grubodzioba

Hipotetyczna trasa zaczerpnięta z artykułu.



Na Daphne ten samiec kopulował z samicą z miejscowego gatunku darwinka czarna: G. fortis, średniej wielkości zięba naziemna. Tutaj jest samica. Proszę zauważyć, że jej dziób (a także ciało,) jest znacznie mniejszy niż darwinki grubodziobej, która ma masywny dziób.  


Samica, G. fortis
Samica, G. fortis

Jednym z wielkich odkryć w tej pracy, osiągniętym przez genetyczną analizę, było to, że zabłąkany samiec był  z gatunku G. conirostris a nie G. scandens (darwinka kaktusowa), co początkowo wydawało się bardziej prawdopodobne, ponieważ  G. scandens żyje na znacznie bliższej wyspie Santa Cruz. Czego gazety opisujące te badania zazwyczaj nie dodawały, to że ta hybrydowa populacja i jej izolacja są znane od pewnego czasu i były o nich publikacje (nie było obserwacji od 2012 r.) i że nowość artykułu w Science polega na fakcie zidentyfikowania przodka-założyciela, co było niespodzianką, jak również niespodzianką był fakt, że przeleciał on 100 km, żeby dostać się na Daphne Major.


Skrzyżowanie G. fortis z G. conirostris dało jedną samicę i cztery samce, a wszystkie były hybrydami. Jeden z samców skrzyżował się z lokalną samicą G. fortis, a jeden z pozostałych samców ze swoją siostrą. Od tego momentu wszystkie ptaki potomne krzyżowały się kazirodczo wewnątrz linii rodowej i to trwa od sześciu pokoleń. Od 2012 r. ta wsobnie rozmnażająca się populacja stworzyła zamkniętą, bardzo małą grupę: osiem par i 23 osobniki. Tutaj jest drzewo genealogiczne pokazujące imigrującego samca (po prawej), jego partnerkę i potomstwo oraz to, z kim się krzyżowało. Po pierwszym skojarzeniu się między hybrydą 17870 a outsiderem G. fortis 15170, wszystkie kojarzenia się były kazirodcze – wewnątrz grupy:



Mamy więc populację, której członkowie rozmnażają się tylko z innymi członkami. To wskazuje na jakąś izolację reprodukcyjną od miejscowych gatunków (są tam trzy gatunki, włącznie z G. fortis), ale jakiego rodzaju? Autorzy zakładają trzy typy izolacji:  


1.) Seksualna izolacja. Wygląd hybrydowych zięb czyni je nieatrakcyjnymi dla innych osobników G. fortis, bo ich dzioby i ciała są większe. Zięby wybierają partnerów częściowo w oparciu o ich wygląd, bo uczą się „właściwego” wyglądu przez imprinting na swoich rodzicach. Chociaż imprinting opiera się na “kulturowym” przekazie i nie ma genów, które kodują dla “kopuluj z osobnikiem o dużym ciele i dziobie”, daje to wybieranie partnerów w oparciu o różnice genetyczne między gatunkami, a więc może być uważane za prawdziwą izolację reprodukcyjną.


2.) Inny rodzaj seksualnej izolacji: różnice śpiewu. Wiemy, że na Galápagos samce zięb uczą się śpiewu przez imprinting lub imitowanie swoich ojców (jest to znane z badań naturalnych przysposobień obcych piskląt) i jest prawdopodobne, że również samice uczą się “właściwej” pieśni przez słuchanie swoich ojców, a więc kojarzą się z samcami, które znają tę pieśń. Ponieważ te samce śpiewają coś pośredniego między obydwojgiem rodziców, hybrydowe samice będą miały tendencję do kojarzenia się z hybrydowymi samcami, utrwalając kazirodczą linię rodową.  


3.) Istnieje ekologiczna izolacja. Większe, silniejsze dzioby hybrydowej populacji umożliwiają im otwieranie twardych, zdrewniałych owoców Tribulus cistoides, szczególnie w suchej porze, kiedy jest mało pożywienia. To pozwala na pewną segregację ekologiczną z powodu zróżnicowanego korzystania z zasobów, ale także pozwala hybrydowej populacji na  niepewną egzystencję na Daphne Major. Tutaj są rośliny T. cistoides i ich zdrewniałe owoce:





Czy jednak ten gatunek jest reprodukcyjnie izolowany od gatunku G. conirostris z Española? Jeśli nie jest, to nie jest to prawdziwy biologiczny gatunek. Nie znamy odpowiedzi, ponieważ hybrydowy „gatunek” nie styka się z populacją z Española. Jest to zasadnicze, ponieważ nie jest to nowy gatunek dopóki hybrydowy gatunek nie jest reprodukcyjnie izolowany od obu gatunków rodzicielskich. Autorzy przyznają, że tego nie wiemy, ale mówią, że izolacja od G. conirostris jest „prawdopodobna” z powodu różnicy wielkości dzioba, ciała i pieśni. Ale to jest zgadywanie.  


W artykule są inne ciekawe dane, ale dotyczą innych rzeczy. Ważnym wynikiem jest to, że prawdopodobnie mamy bardzo rzadki hybrydowy gatunek ptaka, który powstał w przeciągu trzech pokoleń i wiemy dokładnie, jakie gatunki były rodzicielskie.


Inną kwestią jest, czy ten gatunek przetrwa. Podejrzewam, że nie, ponieważ jest bardzo nieliczny i może zniknąć albo z powodu fluktuacji wielkości populacji, albo przez inne skrzyżowanie z G. fortis, które mogłoby spowodować, że populacja będzie „krzyżować się na śmierć”. Pojęcie gatunku nie bierze jednak pod uwagę przyszłości: nie mówimy, że reprodukcyjnie izolowana populacja nie jest gatunkiem, bo jest prawdopodobne, że wymrze.  Bowiem w ostatecznym rachunku, dosłownie wszystkie gatunki wymierają nie pozostawiając potomstwa.


A co mówią w artykule o wszechobecności homoploidalnej specjacji przez hybrydyzację? No cóż, niewiele.  Mieliśmy cztery dobre przykłady, a teraz mamy pięć, choć nie dowiedzielibyście się o tym ubóstwie z popularnej prasy. Jedynym zdaniem, do którego mam zastrzeżenia w tym bardzo dobrym artykule, jest ostatnie zdanie: „Wspólne występowanie rzadkich i skrajnych wydarzeń, takich jak to, może być szczególnie silnie działające w ekologii i ewolucji”. Jeśli jednak są rzadkie i skrajne, to dlaczego są „silnie działające”?  Z pewnością interesujące, ale ani na moment nie sugerują, że te wydarzenia specjacyjne zmieniły w jakiś sposób nasz pogląd na tworzenie się nowych gatunków.

h/t: Dom, j.j.

________

Lamichhaney, S., F. Han, M. T. Webster, L. Andersson, B. R. Grant, and P. R. Grant. 2017. Rapid hybrid speciation in Darwin’s finches. Science, online  23 Nov 2017. DOI: 10.1126/science.aao4593
eaao4593. DOI: 10.1126/science.aao4593


Hybrid speciation in Galapagos finches

Why Evolution Is True, 26 listopada 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     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 781 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Budzenie zmarłych   Novella   2018-05-21
Finansowanie społecznościowe terapii komórkami macierzystymi o nieudowodnionej skuteczności: wykorzystywanie hojności obcych, by płacić za szarlatanerię     2018-05-18
Co mówi nam ruch płaskiej Ziemi     2018-05-17
Osy papierowe + sprytny biolog = tęczowe gniazda   Coyne   2018-05-14
Jak to jest, że Stanisław Burzyński nadal żeruje na zrozpaczonych pacjentach z rakiem?     2018-05-12
Przekonania antyoświeceniowe są „zaskakująco trwałe”     2018-05-11
Jeremy Sherman nadal nie rozumie ewolucji   Coyne   2018-05-09
Zdrowy tryb życia ma znaczenie   Novella   2018-05-08
Miasta są nowymi wyspami Galapagos   Ridley   2018-05-04
O obowiązkowym oznakowywaniu GMO   Novella   2018-05-03
Tydzień Świadomości Homeopatii. Pomaga przypomnieć ludziom, że jest to szarlataneria!     2018-05-02
Znajdź Tiktaalika!   Coyne   2018-05-01
Wzrost potęgi dinozaurów   Novella   2018-04-30
Niebezpieczeństwa martwienia się o sądny dzień   Pinker   2018-04-27
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Geny wydają się wyjaśniać większość sukcesów uczniów szkół elitarnych   Ridley   2018-04-25
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Mumia z Atakama nie jest kosmitą   Novella   2018-04-20
Feministyczna geografia w Dartmouth   Coyne   2018-04-19
Dlaczego odmawiamy dostrzegania jaśniejszej strony, choć powinniśmy   Pinker   2018-04-17
Inicjatywa „Globalna Spójność”: nonsens na globalną skalę     2018-04-11
Wreszcie: sensowna dyskusja o “rasie”   i Greg Mayer   2018-04-10
Rolnictwo biodynamiczne: podobne do antropozoficznej medycyny, ale dla farm     2018-04-06
Mózg i kodowanie predyktywne   Novella   2018-04-05
Dziwaczne życie seksualne żabnicy   Coyne   2018-04-04
Dwa kilo prostaty poproszę   Łopatniuk   2018-03-31
Dziennik z Mozambiku: Demony w kurzu   Naskręcki   2018-03-30
Otumaniony myśliciel twierdzi, że ewolucja nie może wyjaśnić organizmów i ich “dążeń”   Coyne   2018-03-28
Orientacja na złe wiadomości nasila się i wpływa na nasze działania   Ridley   2018-03-27
Urojenie fałszywej flagi   Novella   2018-03-24
Zły tydzień dla homeopatii jest dobrym tygodniem dla nauki     2018-03-23
Czy farmerzy mają czekać aż parlamentarzyści podszkolą się w nauce o manioku?   Ongu   2018-03-22
David Barash namawia naukowców do stworzenia człowieko-szympansiej hybrydy   Coyne   2018-03-20
Déjà vu i swojskość   Novella   2018-03-17
“Odwrócenie specjacji” (fuzja gatunków) u kruków   Coyne   2018-03-16
Błąd atrybucji, sofizmat rozszerzenia (atakowanie chochoła) i zasada wielkoduszności   Novella   2018-03-14
Mutualistyczne ptaki nocują w pachwinach i na brzuchach żyraf   Coyne   2018-03-13
Polityczny szympans   Martino   2018-03-09
Najstarsza sztuka jaskiniowa w Europie, to niemal z pewnością dzieło neandertalczyków   Coyne   2018-03-06
Nowa inicjatywa w Kalifornii – magnetyzm nonsensu w działaniu   Novella   2018-03-05
Nie zostawić żadnej mrówki: mrówki noszą rannych towarzyszy do mrowiska i opatrują ich rany   Coyne   2018-03-03
Unikatowy skamieniały owad z nożycami na głowie i tułowiu   Coyne   2018-02-28
Serce na wierzchu   Łopatniuk   2018-02-24
Skąd się wzięły pająki?   Coyne   2018-02-23
Czy kometa zabiła mamuty   Novella   2018-02-22
Zagadka: co zapyla muchołówkę?   Coyne   2018-02-20
“Partenogenetyczny” rak rozmnaża się bez seksu: czy to jest nowy gatunek?   Coyne   2018-02-17
Naturopatyczna propaganda głosi normalne porady dotyczące stylu życia jako własne i dodaje szamaństwo     2018-02-14
Bezwstydne organiczne sianie strachu   Novella   2018-02-12
Fałszywe nadzieje i niewidzialni wrogowie   Anomaly   2018-02-09
Pierwszy exodus Homo sapiens z Afryki?   Coyne   2018-02-06
Niebezpieczeństwa kultury celebrytów   Novella   2018-02-05
Małe kroki, czyli białko, które nie jest młotem na raka (ale i tak się przydaje)   Łopatniuk   2018-02-03
Opera mydlana: Z życia łysek amerykańskich – część VI   Lyon   2018-02-02
List otwarty do Charlotte Allen   Coyne   2018-01-31
Naiwna promocja “integrowania” znachorstwa do medycyny     2018-01-29
Kolejne zachwalanie “całkowicie innego” wyjaśnienia ewolucji   Coyne   2018-01-26
Bekon bez azotynów   Novella   2018-01-25
Specjacja przez hybrydyzację u amazońskich gorzyków?   Coyne   2018-01-23
Dowody, że ptaki drapieżne szerzą pożary leśne, by wypłoszyć zdobycz   Coyne   2018-01-20
Tajemnicze cykle epok lodowych   Ridley   2018-01-19
Pochodzenie ludzkiej muzyki? Samiec kakadu palmowej używa patyka do rytmicznego uderzania w wydrążone drzewa   Coyne   2018-01-18
Powrót “tradycyjnej” astrologii   Novella   2018-01-17
Nowe badanie o tym, jak ewoluują ludzie   Coyne   2018-01-16
Krąg mimikry müllerowskiej   Coyne   2018-01-12
Sztuczna inteligencja będzie symbiozą, nie zaś zastąpieniem   Ridley   2018-01-11
Czy nauka zabija duszę?   S. Pinker   2018-01-09
Dlaczego nie będzie doboru na inteligentne niemowlęta   Ridley   2018-01-05
Powrót łysenkoizmu w Putinowskiej Rosji   Novella   2018-01-03
Pozory mylą, czyli niespodzianki nie zawsze przykre   Łopatniuk   2017-12-30
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Multikulturaliści unicestwiają zachodnią cywilizację   Salzman   2017-12-28
Nie znasz przeszłości, nie znasz przyszłości   Mayer   2017-12-27
Alternatywna medycyna zabija   Novella   2017-12-26
Na wpół syntetyczne życie z powiększonym kodem genetycznym   Novella   2017-12-23
Ziemniaki GMO zmniejszą użycie pestycydów i dostarczą więcej gotówki farmerom w Ugandzie   Ongu   2017-12-22
Słusznie o plastiku i PCB, błędnie o zakwaszeniu   Ridley   2017-12-21
Chwytówka modliszkowata ma chodzącą poczwarkę, która wspina się na drzewa przed przekształceniem   Coyne   2017-12-19
Pseudonauka Masaru Emoto   Novella   2017-12-18
Fantastyczne oko przegrzebka pokazane w nowej pracy   Coyne   2017-12-16
Czy ptaki wyewoluowały większe dzioby, by zjadać duże, inwazyjne ślimaki?   Coyne   2017-12-13
Biotechnologia jest pilnie potrzebna w Afryce – dla gospodarki i środowiska   Ridley   2017-12-08
Okrutne zabawy wielorybów   Lyon   2017-12-07
Specjacja zięb z Galápagos przez hybrydyzację   Coyne   2017-12-04
Zrób sobie test ciążowy, Krzysiu   Łopatniuk   2017-12-02
Szopy pracze są inteligentne, ale bywają kłopotliwe   Novella   2017-11-30
Popieranie wiatrowej i słonecznej energii kosztem środowiska   Ridley   2017-11-28
Tradycyjni uzdrawiacze, szczyt o szarlatanerii i “medyczny apartheid” w Południowej Afryce   Igwe   2017-11-25
Prawo Amary   Ridley   2017-11-24
Ewolucja przyłapana na gorącym uczynku   Novella   2017-11-22
Dziwaczny skrzydłoszpon rogaty   Coyne   2017-11-18
Południowoafrykańska saga: kampania dezinformacji grup anty-GMO przeciwko nowej, odpornej na choroby odmianie kukurydzy   Ongu   2017-11-17
Niecne chochliki naszej pamięci   Novella   2017-11-16
BBC znowu błędnie przedstawia ewolucję, opisując nowe odkrycie wczesnych ssaków wyższych   Coyne   2017-11-14
Teraz nawet akceptujących zmianę klimatu nazywa się “negacjonistami   Lomborg   2017-11-13
Nowy gatunek orangutana? Wątpię.   Coyne   2017-11-10
Antynauka czystego jedzenia   Novella   2017-11-08
Wiecej niemądrych twierdzeń, że epigenetyka całkowicie zrewiduje nasz pogląd na ewolucję   Coyne   2017-11-06
Skandal z glifosatem   Ridley   2017-11-04
Ugandyjski dziennikarz: jak informować o biotechnologii, kiedy jej krytycy rozsiewają dezinformację?   Christopher Bendana   2017-11-03

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Prawo powrotu



Mózg i kodowanie predyktywne



Nocna rozmowa



WSzyscy wiedza



Nieustający marsz



Oświecenie Pinker



Alternatywna medycyna zabija



Kobiety ofiarami



Prometeusz



modyfikowana pszenica



Arabowie



Roboty będą uprawiać ziemię



Sumienie, czyli moralność bez smyczy



Skomplikowana ewolucja



Argument neuroróżnorodności



Nowe badanie pamięci długotrwałej



Ściganie bluźnierstwa



Ryby jaskiniowe



Autyzm



Od niepamiętnych czasów



Tunezyjczycy przeciw złemu prawu



Drugie prawo termodynamiki



Pochwała ignorancj



Mistyfikacja Sokala



Intronizacja Chrystusa



Obama chrzescijanie



Szelest liści



Czego wam nie pokazują?



Rozdzielenie religii i państwa



Trwa ewolucyjne upokorzenie archeopteryksa



Trucizna, kamuflaż i tęcza ewolucji



Religia zdrowego rozsądku



Kto się boi czarnego luda?



Land of the pure


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