Prawda

Czwartek, 15 listopada 2018 - 07:12

« 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 863 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Laserowe skanowanie Archeopteryxa   Novella   2018-11-10
Apoptoza całego ciała   Dennett   2018-11-09
Głębota i polityka pseudogłębi   Hughes   2018-11-08
Niewydolność wątroby spowodowana ekstraktem z zielonej herbaty   Novella   2018-11-06
Skąd wiemy, że niemal wszyscy neandertalczycy byli praworęczni?   Coyne   2018-11-05
Co nam daje psychologia ewolucyjna?   Flock   2018-11-01
Problemy z organiczną żywnością i badaniem raka   Novella   2018-10-31
Geny, które wpływają na ludzką inteligencję i osobowość   Ridley   2018-10-30
Dławiący problem   Łopatniuk   2018-10-27
Niepoprawna ludzkość znowu poprawiona   Koraszewski   2018-10-26
Neandertalskie kości w Chorwacji   Coyne   2018-10-25
Światowa Organizacja Zdrowia udziela poparcia szarlatanerii   Novella   2018-10-24
Socjologia. Uwagi o nauce zaangażowanej   Koraszewski   2018-10-22
Daj ać ja pobruszę …   Łukaszewski   2018-10-20
Opieka zdrowotna neandertalczyków   Novella   2018-10-17
Łez kamienie   Łopatniuk   2018-10-13
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Skuteczny kontra patologiczny altruizm   Anomaly   2018-10-10
Czas powiedzieć stop pseudonauce o GMO   Novella   2018-10-02
Trochę inny rak wątroby   Łopatniuk   2018-09-29
Najwcześniejsze znane zwierzę?   Coyne   2018-09-27
Organiczne rolnictwo nie jest najlepsze   Novella   2018-09-24
Ateista z chwilową luką w pamięci i w szoku niewolnictwa   Dawkins   2018-09-21
Stereotypy są często szkodliwe a zarazem poprawne   Shpancer   2018-09-21
Atak “doktorostwa Wolfson” na rodziców chłopca, który zmarł na koklusz     2018-09-20
Probiotyki – to skomplikowane   Novella   2018-09-13
Przesądy i złudzenie kontroli   Novella   2018-09-11
Antyszczepionkowcy - pielęgniarka lub lekarz nie powinni opiekować się dziećmi     2018-09-10
Francuski uniwersytet wyrzuca homeopatię   Novella   2018-09-08
Plastry uśmierzające ból z Luminas: gdzie słowa „kwantum” i „energia” w rzeczywistości znaczą „magia”     2018-09-07
Odkryto nowy rodzaj neuronów u ludzi   Novella   2018-09-06
Epigenetyka: powrót Lamarcka? Nie tak szybko!   Coyne   2018-09-05
Przejściowe formy przodków żółwia   Novella   2018-09-03
Recenzja nowej książki Davida Quammena o drzewach ewolucyjnych (i porównanie z innymi recenzjami)   Coyne   2018-09-01
Dlaczego jedne sowy mają kępki piór na uszach, a inne nie?   Lyon   2018-08-30
Psychoaktywny lek i doświadczenie śmierci   Novella   2018-08-29
Samce koników morskich, które są ciężarne, redukują inwestycję w potomstwo, jeśli widzą seksowną samicę   Coyne   2018-08-28
Uderzające podobieństwo: rewolucyjne wyniki badań nad bliźniętami   Dynesen   2018-08-27
Ale tego wija lepiej zostaw w spokoju   Łopatniuk   2018-08-24
Ile jest ziemi nadającej się pod uprawę?   Novella   2018-08-22
Więcej o szarlatanerii komórek macierzystych   Novella   2018-08-18
Kontrolowane próby szczepionek   Novella   2018-08-15
Ogniska odry w Brooklynie w 2013 r.: Badanie kosztów antyszczepionkowej pseudonauki     2018-08-14
Uprzednie doświadczenie wpływa na to, co widzimy   Novella   2018-08-11
Efekt Krugera-Dunninga, antyszczepionkowcy i arogancja ignorancji     2018-08-09
Nowe zastosowania zużytych filtrów do dializy   Blum   2018-08-07
Puszczyk mszarny   Lyon   2018-08-06
Oprzeć się wiatrom - dobór naturalny, huragany i jaszczurki   Mayer   2018-08-04
Unia Europejska odrzuciła uprawy z edytowanym genomem   Ridley   2018-08-03
Spojrzenie na ruch anty-GMO   Novella   2018-08-02
Tajemne życie morskich ptaków   Ridley   2018-08-01
Więcej dowodów przeciwko „epigenetycznie” dziedziczonym i środowiskowo wprowadzonym zmianom w DNA   Coyne   2018-07-31
Usterka w Matriksie   Novella   2018-07-27
Czy współczesny Homo sapiens wyewoluował w różnych częściach Afryki?   Coyne   2018-07-24
Pandemie, szczepienia, i kuracja mleczna profesora Jastrebowa   Turski   2018-07-21
Sóweczka dwuplamista   Lyon   2018-07-20
Lucyfer, którego wymyślił Zimbardo. O konsekwencjach stanfordzkiego eksperymentu więziennego i skandalu, którego stał się obiektem   Witkowski   2018-07-19
Nie kłacz, gdy kaszlesz   Łopatniuk   2018-07-14
Kwantowe bzdury w parapsychologii   Novella   2018-07-12
Pełzająca percepcja problemów   Novella   2018-07-10
Ale czy mogą cierpieć?   Dawkins   2018-07-07
Wronia inteligencja   Novella   2018-07-06
Gąsienica naśladuje pazurnicę   Coyne   2018-07-05
O mózgach męskich i żeńskich   Novella   2018-07-03
Czy hieny rozbijają ludzki patriarchat?   Coyne   2018-06-30
Mikrobiom jelitowy i stany lękowe   Novella   2018-06-28
Ukośniki przędą spadochrony z nici pajęczej i odlatują po sprawdzeniu wiatru odnóżami   Coyne   2018-06-26
To może być toczeń, czyli o wilku, który pożarł serce   Łopatniuk   2018-06-23
Kreacjonizm i nagonka na Coyne’a w „Daily Caller”   Coyne   2018-06-22
Kłamstwa anty-GMO   Novella   2018-06-20
Protezy kończyn - kolejny postęp   Novella   2018-06-16
Dziwne zawiłości procesu dziedziczenia   Coyne   2018-06-13
Homeopatia, wibracje i oszustwo     2018-06-12
Wyników Séraliniego nie daje się powtórzyć   Novella   2018-06-11
Helen Lawson i czarna maść: wycinanie, wypalanie i zatruwanie w sposób „naturalny”     2018-06-09
Patyczaki mogą rozprzestrzeniać się jak nasiona roślin: w ptasich odchodach   Coyne   2018-06-08
Czy teoria doboru naturalnego Darwina zmieniła nasz pogląd na miejsce ludzkości   Dennett   2018-06-07
Kosmici-głowonogi i panspermia   Novella   2018-06-05
Marność dowodów na przekazywanie wprowadzonych środowiskowo, „epigenetycznych” zmian w DNA kolejnym pokoleniom u ludzi   Coyne   2018-06-04
Homeopatyczne nosodes   Novella   2018-05-31
Fałszywa dychotomia i negacja nauki   Novella   2018-05-28
Nicień w oku bliźniego   Łopatniuk   2018-05-26
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

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



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?


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