Prawda

Środa, 13 grudnia 2017 - 23:41

« 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 701 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

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
Myślenie spiskowe i rozpoznawanie wzorów   Novella   2017-11-02
Czy wierzysz w duchy?   Łopatniuk   2017-10-28
Dlaczego nie ma pokoju na Bliskim Wschodzie   Salzman   2017-10-25
Jeremy, samotny, lewoskrętny ślimak wreszcie kojarzy się – a potem umiera   Coyne   2017-10-24
Naturopaci: potrafią uczynić nawet sól z Epsom potencjalnym zabójcą     2017-10-23
Niemal pięciokilogramowa żaba żyła na prastarym Madagaskarze   Coyne   2017-10-19
Uroczy wykres, który opowiada naszą historię   Cobb   2017-10-17
Genetycznie modyfikowana pszenica dla wrażliwych na gluten   Novella   2017-10-16
Czy Oświecenie przygasa?   Ridley   2017-10-13
Zdumiewająca, mordująca ptaki modliszka   Coyne   2017-10-13
Indie otwierają laboratorium homeopatyczne   Novella   2017-10-11
Roboty będą uprawiać ziemię   Ridley   2017-10-09
Przełyk Barretta, czyli bez paniki, ale…   Łopatniuk   2017-10-07
“Daily Beast” wypacza epigenetykę oszukańczymi twierdzeniami, że dzieci mogą “odziedziczyć wspomnienia Holocaustu”   Coyne   2017-10-05
Wszystkiego najlepszego w dniu 60. urodzin, centralny dogmacie!   Cobb   2017-10-04
Huragany zdarzają się   Ridley   2017-10-02
Niekochany lewoskrętny ślimak szuka partnera   Coyne   2017-09-28
Niesłuszny atak na młodą badaczkę   Novella   2017-09-27
Jak anty-GMO aktywiści blokują humanitarną biofortyfikację w Afryce i Azji   Ongu   2017-09-26
Sobotnia lekcja genetyki: ciołek matowy gynandromorf   Coyne   2017-09-23
Czy Uganda potrzebuje GMO? Naukowcy spoglądają na edytowanie genów, by przyspieszyć innowacje   Ongu   2017-09-20
Strach przed GMO i Dunning-Kruger   Novella   2017-09-18
o skomplikowane, czyli co zabija chorych na raka płuc   Łopatniuk   2017-09-16
Nowe pająki pawie   Coyne   2017-09-12
Obserwowanie wielorybów w Monterey Bay   Lyon   2017-09-11
Bakteryjne ogniwa słoneczne   Novella   2017-09-09
A.N. Wilson znowu kopie Darwina, tym razem w “Times”   Coyne   2017-09-07
Medycyna alternatywna zabija   Novella   2017-09-06
Wiecej o biologii i rasie   Mayer   2017-09-05
O rzeczywistości rasy i odrazie do rasizmu    i Brian Boutwell   2017-09-04
Panie doktorze, to nie rak   Łopatniuk   2017-09-02
Odporne na szkodniki rośliny uprawne GM oferują nadzieję Afryce, która walczy z larwami ciem   Ongu   2017-09-01
Opera mydlana, czyli więcej o łyskach   Lyon   2017-08-31
Ujawnienie kosztów opóźnienia GMO w Ugandzie   Ongu   2017-08-30
Symboliczny sceptycyzm w sprawie egzorcyzmów   Novella   2017-08-29
Pasożytnictwo lęgowe, łyski amerykańskie   Lyon   2017-08-24
Lektyny – nowy straszak żywieniowy   Novella   2017-08-22
Zabobonne pojęcia u sedna przekonań antyszczepionkowych     2017-08-21
Choroba bananów, GMO i ewolucja produkcji żywności   Ongu   2017-08-19
Przetwarzanie informacji przez mózg -porcjowanie   Novella   2017-08-16
Pomachaj do pańci ogonkiem   Łopatniuk   2017-08-12
Zrobić więcej za mniej dla Haiti   Lomborg   2017-08-11
Perkoz zausznik i jego pisklęta   Lyon   2017-08-10
Argument neuroróżnorodności na rzecz wolności słowa   Miller   2017-08-08
Czyste okrucieństwo cięć w pomocy żywnościowej   Lomborg   2017-08-07
Więcej o śmieciowym DNA   Novella   2017-08-05
Skomplikowana ewolucja wielkich kotów   Coyne   2017-08-03
Kruchość prawdy   Novella   2017-08-02
Czy kruki robią plany na przyszłość?   Coyne   2017-07-29
Opera mydlana z życia łysek amerykańskich, część III   Lyon   2017-07-28
Dlaczego jesteśmy świadomi   Novella   2017-07-26
Wybuchy epidemii odry w Europie: zapowiedź tego, co przyjdzie do USA?     2017-07-24
Bliskie spotkania z baronem MünchausenemPaulina Łopatniuk     2017-07-22
Ciepło, zimno i śmierć w oczach mediów   Lomborg   2017-07-21
Naukowcy walczą z głodem przez złamanie genetycznego kodu pszenicy   Gelber   2017-07-20
Potrzeba pewności i myślenie konspiracyjne   Novella   2017-07-17
Wielka rozbieżność w afrykańskich genomach   Ridley   2017-07-15
Okablowanie mózgu   Novella   2017-07-12
Opera mydlana z życia łysek amerykańskich, część II   Lyon   2017-07-10
Postmodernizm i prawda   Dennett   2017-07-09
Palestyńska intersekcjonalność z nazistami   Frantzman   2017-07-08
Genesis po raz szósty: spowodowana przez człowieka masowa specjacja   Ridley   2017-07-07
Korzyści zdrowotne papierosów! Dziwuszki ogrodowe wkładają niedopałki do gniazd, by odpędzić kleszcze   Coyne   2017-07-05
Akupunktura na pogotowiu też nie działa   Novella   2017-07-04
Łyski amerykańskie i ich obyczaje   Lyon   2017-07-02
Umiesz paradygmować, kolego?   Stenger   2017-07-01
Gigantyczne “paleonory” wykopane przez wymarłe ssaki   Coyne   2017-06-29
Biodynamiczne rolnictwo i inne nonsensy   Novella   2017-06-28
Pochodzenie i migracja kotów domowych: badanie genetyczne   Coyne   2017-06-27
Masz szczątkowe mięśnie, które poruszały wąsy twoich przodków   Coyne   2017-06-25
Najwcześniejsi ludzie współcześni   Novella   2017-06-23
Głupota pomylonej godności   Pinker   2017-06-21
Mój potworniak ma raka, czyli gdzie z tą tarczycą, poczwaro   Łopatniuk   2017-06-17
Rozszyfrowanie tego, jak mózg naczelnych identyfikuje twarze ludzkie   Coyne   2017-06-16
W naukę się  nie wierzy, naukę się uprawia   Koraszewski   2017-06-15
Ryzyko niewarte podejmowania: list otwarty do moich kolegów w świecie akademickim   Boutwell   2017-06-14
Intersekcjonalny feminizm kwantowy   Coyne   2017-06-13
Antynaukowe przesłanie „Frankensteina” zawsze było głupie   Ridley   2017-06-12
Superantybiotyki na supermikroba   Novella   2017-06-10
Jeden bit różnicy, czyli cyberjasyr od powicia   Maszkowski   2017-06-08

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

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



świecące ryby



Lewica klania sie



Nis zgubic



Religia pieklo



Nienawisc



Niedożywienie w Ugandzie



Ewolucja nieunikniona



Starty z powierzchni


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