stringtranslate.com

Интрогрессия

Интрогрессивная филогенетическая клада
Филогенетическая модель интрогрессивной гибридизации; гибридная зона линий двух видов показана синим цветом, каждая горизонтальная линия представляет собой отдельное интрогрессивное событие.

Интрогрессия , также известная как интрогрессивная гибридизация , в генетике — это перенос генетического материала от одного вида в генофонд другого путем повторного обратного скрещивания межвидового гибрида с одним из его родительских видов. Интрогрессия — это долгосрочный процесс, даже если она искусственная; может пройти много гибридных поколений, прежде чем произойдет значительное обратное скрещивание. Этот процесс отличается от большинства форм потока генов тем, что он происходит между двумя популяциями разных видов, а не между двумя популяциями одного и того же вида.

Интрогрессия также отличается от простой гибридизации . Простая гибридизация приводит к относительно равномерной смеси; Частоты генов и аллелей в первом поколении будут представлять собой однородную смесь двух родительских видов, например, наблюдаемую у мулов . Интрогрессия, с другой стороны, приводит к образованию сложной, весьма изменчивой смеси генов и может затрагивать лишь минимальный процент генома донора.

Определение

Интрогрессия или интрогрессивная гибридизация — это включение (обычно посредством гибридизации и обратного скрещивания) новых генов или аллелей одного таксона в генофонд второго, отдельного таксона. [1] [2] [3] [4] Эта интрогрессия считается «адаптивной», если генетический перенос приводит к общему повышению приспособленности таксона-реципиента. [5]

Древние события интрогрессии могут оставлять следы вымерших видов в современных геномах — явление, известное как призрачная интрогрессия . [6]

Источник вариаций

Интрогрессия является важным источником генетической изменчивости в природных популяциях и может способствовать адаптации и даже адаптивному излучению . [7] Это может произойти в гибридных зонах из-за случайности, отбора или перемещения гибридной зоны. [8] Есть свидетельства того, что интрогрессия является повсеместным явлением у растений и животных, [9] [10] включая людей, [11] у которых она, возможно, привела к введению аллели микроцефалина D. [12]

Было высказано предположение, что исторически интрогрессия к диким животным вносит большой вклад в широкое разнообразие домашних животных, а не в многочисленные независимые события одомашнивания. [13]

Также было показано, что интрогрессивная гибридизация играет важную роль в эволюции одомашненных видов сельскохозяйственных культур, возможно, обеспечивая гены, которые помогают их распространению в различных средах. Геномное исследование Центра геномики и системной биологии Нью-Йоркского университета в Абу-Даби показало, что одомашненные сорта финиковой пальмы из Северной Африки демонстрируют интрогрессивную гибридизацию 5–18% своего генома от дикой критской пальмы Phoenix theophrasti с финиковыми пальмами Ближнего Востока P. дактилифера . Этот процесс также похож на эволюцию яблок путем гибридизации среднеазиатских яблок с европейскими яблонями. [14] Также было показано, что рис индика возник, когда китайский рис японский прибыл в Индию около 4500 лет назад и гибридизировался с неодомашненной протоиндикой или диким O. nivara , а также перенес ключевые гены одомашнивания от японского к индике. [15]

Примеры

Люди

Имеются убедительные доказательства интрогрессии генов неандертальцев [16] и генов денисовцев [17] в некоторые части генофонда современного человека.

Птицы

Утка кряква , возможно, является самой способной в мире птицей к гибридизации с другими видами уток, часто вплоть до потери генетической идентичности этих видов. Например, популяция дикой кряквы значительно сократила дикую популяцию тихоокеанской черной утки в Новой Зеландии и Австралии в результате скрещивания. [ нужна цитата ]

Бабочки

Один важный пример интрогрессии наблюдался в исследованиях мимикрии у бабочек рода Heliconius . [18] Этот род включает 43 вида и множество рас с разной окраской. Сородичи, имеющие перекрывающееся распределение, имеют схожие цветовые узоры. Подвиды H. melpomene amaryllis и H. melpomene timareta ssp. ноябрь перекрытие в распределении.

Используя тест ABBA/BABA, некоторые исследователи заметили, что интрогрессия между парой подвидов составляет от 2% до 5%. Важно отметить, что интрогрессия не случайна. Исследователи увидели значительную интрогрессию в хромосомах 15 и 18, где обнаружены важные локусы мимикрии (локусы B/D и N/Yb). Они сравнили оба подвида с H. melpomene agalope , который является подвидом, близким к H. melpomene amaryllis, во всех геномных деревьях. Результатом анализа стало отсутствие связи между этими двумя видами и H. melpomene agalope в локусах B/D и N/Yb. Более того, они провели тот же анализ с двумя другими видами с перекрывающимся распространением: H. timareta florencia и H. melpomene agalope . Они продемонстрировали интрогрессию между двумя таксонами, особенно в локусах B/D и N/Yb.

Наконец, они завершили свои эксперименты филогенетическим анализом со скользящим окном, оценивая различные филогенетические деревья в зависимости от разных регионов локусов. Когда локус важен для выражения цветового рисунка, между видами существует тесная филогенетическая связь. Когда локус не важен для выражения цветового рисунка, эти два вида филогенетически далеки, поскольку в таких локусах нет интрогрессии.

Домашние виды

Интрогрессия может оказать значительное влияние на отношения между дикими и домашними популяциями животных. Сюда входят домашние животные, например, кошки [19] или собаки . [20]

Растения

Интрогрессия наблюдалась у нескольких видов растений. Например, вид ириса из южной Луизианы изучался Арнольдом и Беннеттом (1993) на предмет повышенной приспособленности гибридных вариантов. [21] [22]

Рыба

Эспинаса и др. обнаружили, что интрогрессия между обитающими на поверхности представителями Astroblepus и трогломорфным видом, Astroblepus pholeter, привела к развитию ранее утраченных черт у потомства, таких как отчетливые глаза и зрительные нервы. [23]

Линия интрогрессии

Интрогрессивная линия ( IL ) — это вид сельскохозяйственной культуры , который содержит генетический материал, искусственно полученный из популяции диких родственников посредством многократного обратного скрещивания. Примером коллекции IL (называемой IL-библиотекой ) является использование сегментов хромосом из Solanum pennellii (дикий вид томата ), который был интрогрессирован в Solanum lycopersicum (культурный томат). Строки IL-библиотеки обычно охватывают полный геном донора. Интрогрессионные линии позволяют изучать локусы количественных признаков , а также создавать новые сорта путем введения экзотических признаков . [24]

Слияние родословных

Слияние линий двух видов с образованием гибридной линии.
Слияние линий на филогенетическом дереве; отдельные события интрогрессии в гибридной зоне (синие) показаны горизонтальными линиями. Гибриды производятся до того, как линии сливаются, но снова присоединяются к одной из двух линий. Ни вид A, ни вид B не сохранились в интересующей зоне.

Слияние линий — это крайний вариант интрогрессии, возникающий в результате слияния двух отдельных видов или популяций. В конечном итоге это приводит к образованию единой популяции, которая вытесняет или заменяет родительский вид в регионе. [25] Некоторое слияние линий происходит вскоре после того, как два таксона расходятся или видоизменяются, особенно если между линиями мало репродуктивных барьеров. [26] Не обязательно, чтобы эти две линии были тесно связаны, а скорее имели способность производить жизнеспособное потомство.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Андерсон, Эдгар; Хубрихт, Лесли (1938). «Гибридизация в традесканции. III. Свидетельства интрогрессивной гибридизации». Американский журнал ботаники . 25 (6): 396. дои : 10.2307/2436413. JSTOR  2436413.
  2. ^ Андерсон Э, 1949. Интрогрессивная гибридизация. Нью-Йорк: Wiley & Sons
  3. ^ Харрисон, Р. (2014). «Гибридизация, интрогрессия и природа границ видов». Журнал наследственности . 105 : 795–809. doi : 10.1093/jhered/esu033. ПМИД 25149255.
  4. ^ Оттенбургс, Дженте; Краус, Роберт Х.С.; ван Хофт, Пим; ван Вирен, Сипке Э.; Иденберг, Рональд К.; Принс, Герберт HT (2017). «Птичья интрогрессия в геномную эпоху». Птичьи исследования . 8 (1): 30. дои : 10.1186/s40657-017-0088-z . ISSN  2053-7166.
  5. ^ Суарес-Гонсалес, Адриана; Лексер, Кристиан; Кронк, Квентин CB (31 марта 2018 г.). «Адаптивная интрогрессия: взгляд на растение». Письма по биологии . 14 (3): 20170688. doi :10.1098/rsbl.2017.0688. ПМК 5897607 . ПМИД  29540564. 
  6. ^ Дженте Оттенбургс (2020) Интрогрессия призраков: жуткий поток генов в далеком прошлом. Биоэссе . https://doi.org/10.1002/bies.202000012
  7. ^ Грант PR, Грант BR, Петрен К. (2005). «Гибридизация в недавнем прошлом». Американский натуралист . 166 (1): 56–67. дои : 10.1086/430331. PMID  15937789. S2CID  23841467.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Ричард Баггс (2007). «Эмпирическое исследование движения гибридных зон». Наследственность . 99 (3): 301–312. дои : 10.1038/sj.hdy.6800997 . ПМИД  17611495.
  9. ^ Даулинг Т.Э.; Секор CL (1997). «Роль гибридизации и интрогрессии в разнообразии животных». Ежегодный обзор экологии и систематики . 28 : 593–619. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.28.1.593. S2CID  52367016.
  10. ^ Буллини Л (1994). «Происхождение и эволюция гибридных видов животных». Тенденции экологии и эволюции . 9 (11): 422–426. дои : 10.1016/0169-5347(94)90124-4. ПМИД  21236911.
  11. ^ Холлидей TW (2003). «Концепции видов, сетки и эволюция человека». Современная антропология . 44 (5): 653–673. дои : 10.1086/377663. S2CID  85569586.
  12. ^ Эванс, доктор философии; Мекель-Бобров Н.; Валлендер, Эй Джей; Хадсон, старший; Лан, Британская Колумбия (ноябрь 2006 г.). «Доказательства того, что адаптивный аллель гена размера мозга микроцефалин проник в Homo sapiens из архаичной линии Homo». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (48): 18178–83. Бибкод : 2006PNAS..10318178E. дои : 10.1073/pnas.0606966103 . ISSN  0027-8424. ПМК 1635020 . ПМИД  17090677. 
  13. ^ Блаустейн, Р. (2015). «Разгадка тайн приручения животных». Бионаука . 65 : 7–13. дои : 10.1093/biosci/biu201 .
  14. ^ Цветы, Джонатан; и другие. (2019). «Межвидовая гибридизация и происхождение финиковых пальм Северной Африки». Труды Национальной академии наук США . 116 (5): 1651–1658. Бибкод : 2019PNAS..116.1651F. дои : 10.1073/pnas.1817453116 . ПМК 6358688 . ПМИД  30642962. 
  15. ^ Чой, Джэ; и другие. (2017). «Рисовый парадокс: множественное происхождение, но единственное одомашнивание азиатского риса». Молекулярная биология и эволюция . 34 (4): 969–979. doi : 10.1093/molbev/msx049. ПМК 5400379 . ПМИД  28087768. 
  16. ^ Уиллс, Кристофер (2011). Генетические и фенотипические последствия интрогрессии между людьми и неандертальцами. Достижения генетики. Том. 76. стр. 27–54. doi : 10.1016/B978-0-12-386481-9.00002-X. ISBN 9780123864819. ПМИД  22099691.
  17. ^ Уэрта-Санчес, Эмилия; Цзинь, Синь; Асан; Бьянба, Жуома; Питер, Бенджамин М.; Винкенбош, Николас; Лян, Ю; Йи, Синь; Он, Мингзе; Сомель, Мехмет; Ни, Пэсян; Ван, Бо; Оу, Сяохуа; Хуасанг; Луосанг, Цзянбай; Цуо, Чжа Си Пин; Ли, Куй; Гао, Гои; Инь, Йе; Ван, Вэй; Чжан, Сюцин; Сюй, Сюнь; Ян, Хуаньмин; Ли, Инжуй; Ван, Цзянь; Ван, Цзюнь; Нильсен, Расмус (2014). «Адаптация к высоте у тибетцев, вызванная интрогрессией денисовской ДНК». Природа . 512 (7513): 194–197. Бибкод : 2014Natur.512..194H. дои : 10.1038/nature13408. ПМЦ 4134395 . ПМИД  25043035. 
  18. ^ Консорциум генома Геликония (2012). «Геном бабочки демонстрирует беспорядочный обмен мимикриальными адаптациями между видами». Природа . 487 (7405): 94–98. Бибкод : 2012Natur.487...94T. дои : 10.1038/nature11041. ПМК 3398145 . ПМИД  22722851. 
  19. ^ Обзор научных работ по интрогрессии генов между дикими и домашними кошками.
  20. ^ Обзор и ссылки на научные статьи, посвященные интрогрессии генов собак в популяции диких псовых.
  21. ^ Арнольд, М.Л. и Беннетт, Б.Д. (1993). Естественная гибридизация ирисов Луизианы: генетическая изменчивость и экологические детерминанты. В: Харрисон, изд. RG. (1993). Гибридные зоны и эволюционный процесс , стр. 115–139. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-506917-4 
  22. ^ Арнольд, Майкл Л. (1994). «Естественная гибридизация и ирисы Луизианы» . Бионаука . 44 (3): 141–147. дои : 10.2307/1312250. ISSN  0006-3568. JSTOR  1312250.
  23. ^ Эспинаса, Луис; Робинсон, Дженна; Соарес, Дафна; Хозе, Джеффри; Тулкеридис, Теофилос; III, Рикард Туми (15 августа 2018 г.). «Трогломорфные особенности фолета Astroblepus, пещерной рыбы из Эквадора, и возможная интрогрессивная гибридизация». Подземная биология . 27 :17–29. дои : 10.3897/subtbiol.27.27098 . ISSN  1314-2615.
  24. ^ Эшед, Ю. (1995) Популяция линий интрогрессии Lycopersicon pennellii в культивируемых томатах позволяет идентифицировать и точно картировать QTL, связанный с урожайностью.
  25. ^ Гаррик, Райан С.; Банусевич, Джон Д.; Берджесс, Стефани; Хисени, Чаз; Симула, Ребекка Э. (2019). «Расширение филогеографии для учета слияния линий» . Журнал биогеографии . 46 (2): 268–278. дои : 10.1111/jbi.13503. S2CID  91682713.
  26. ^ Гаррик, Райан С.; Бенавидес, Эдгар; Расселло, Майкл А.; Хисени, Чаз; Эдвардс, Даниэль Л.; Гиббс, Джеймс П.; Тапиа, Вашингтон; Чиофи, Клаудио; Какконе, Адальжиза (2014). «Слияние линий у гигантских черепах Галапагосских островов» (PDF) . Молекулярная экология . 23 (21): 5276–5290. дои : 10.1111/mec.12919. PMID  25223395. S2CID  36180329.

дальнейшее чтение