30.5: 잡종형성지대

잡종형성지대(hybrid zone)는 밀접하게 연관된 두 종이 상호작용과 짝짓기를 해서 잡종을 생산하는 좁은 지역입니다. 부모 종 중 어느 하나에 비해서, 잡종은 자신의 생존(survival)과 번식 성공(reproductive success)에 영향을 미치는 고유한 표현형(phenotype) 또는 유전적 차이를 가지고 있을 수 있습니다. 교잡(hybridization)을 통해 도입된 유전적 변이(genetic variance)는 잡종형성지대 내의 종 다양성(species diversity)과 종분화(speciation) 과정에 영향을 미칩니다.

유전자 흐름(gene flow)과 자연선택(natural selection)은 잡종형성지대의 결과를 형성하는 진화적 기작입니다. 유전자 흐름은 개체군 간에 유전적 변이를 분산, 균질화, 보존하는 반면, 자연선택은 개체군 내에서 가장 적합한 개체만을 선호함으로써 유전적 변이를 감소시킵니다. 따라서, 유전자 교환의 장벽이 나타나면, 격리된 개체군은 더 고유해지거나 분기합니다.

하지만, 만약 장벽이 무너진다면, 개체군과 이전에 고립되었던 상대방은 교배하여 잡종을 생산할 수 있습니다. 잡종 적응도(fitness)에 따라, 개체군은 (1) 잡종의 도태를 강화하여 잡종 유전자 흐름을 감소시키거나, (2) 부모와 잡종 개체군이 융합하도록 촉진하거나, (3) 부모와 잡종 개체군이 안정적으로 존재할 수 있도록 유전자 흐름을 보존할 수 있습니다.

잡종형성지대는 종의 1차 접촉 또는 2차 접촉을 따릅니다. 대부분의 잡종형성지대는 지리적으로 분리된 두 개체군이 유전자 흐름을 재구성하는 2차 접촉의 결과입니다. 1차 접촉은 흔하지는 않지만, 공유하는 지리적 범위 내 인접 개체군 간의 자연선택과 관련이 있습니다. 1차 접촉과 2차 접촉은 유사한 유전적, 표현형적 결과를 낳기 때문에, 그 둘을 구별하기가 어렵습니다.

과학자들은 지리적 영역을 가로질러 유전자나 표현형의 빈도, 즉 구배(cline)를 관찰할 수 있습니다. 잡종형성지대에서 빈도가 갑자기 변해 계단식 구배가 발생할 수 있습니다. 예를 들어 무당개구리 고유 유전자의 빈도는 개구리가 차지한 지리적 범위에선 거의 100%이고, 잡종형성지대에선 50%까지, 그리고 노란배두꺼비의 지리적 범위 내에선 0%까지 감소합니다. 구배는 이렇게 이종교배(interbreeding) 개체군에 영향을 미치는 유전자 흐름 또는 자연선택을 반영합니다.

잡종형성지대(hybrid zone)는 분기(divergence)와 종분화와 관련된 기작과 과정을 연구하기 위한 자연 실험실입니다. 교잡은 새로운 적응을 이루는 유전적 변이, 따라서 종 다양성을 만들어냅니다. 과학자들은 잡종형성지대에서 일어나는 유전자 흐름과 자연선택을 특징짓기 위해 여러 개의 구배를 분석할 수 있습니다. 이 지식은 과학자들이 다양한 요인들이 어떻게 종과 개체군에 영향을 미치는지 더 잘 추정할 수 있게 해줍니다.

혼성 지대에서는 두 관련 종이 공동 서식하여이종 교배한다이를테면, 무당 개구리와 노랑 배 두꺼비는서식지가 중복하는 지역에서 가끔 이종 교배한다그런 짝짓기의 자손은 잡종이라고 불린다시간이 지나면서 잡종 구역이관련 종에 미치는 영향은 세 가지가 있는데강화, 안정 혹은 융합이다강화는 생식 장벽을 강하게 만들어서잡종의 발생 수를 줄인다이를테면, 지리적으로 떨어진 모집단얼룩무늬 딱새와 칼라 딱새에서는수컷이 비슷한 깃털을 갖는다그런데, 두 종의 잡종 구역에서는수컷이 진화하여 뚜렷한 깃털 색을 갖는데자신의 종 암컷을 끄는데 이용이 된다가끔 잡종이 형성될 때 그에 따른 암컷은불임이 되고 수컷은 짝을 찾으려고 애쓴다잡종 딱새의 적응력이 줄어들고얼룩무늬 딱새와 칼라 딱새 사이의 생식 장벽 때문에분지가 강화된다융합에는 생식 장벽의 약화가 있는데, 두 종이하나가 될 때까지 약화된다이를테면, 빅토리아 호수 시클리드 암컷은특별한 색을 보이는 동종의 수컷과 짝짓는 것을선호한다그런데, 그 호수의 혼탁하고 오염된 물에서는암컷 시클리의 능력이 약화되어, 동종의 수컷과관련 종의 수컷을 잘 구분하지 못한다잡종 시클리드의 적응력은 크게 영향을 받지 않고시클리드 종 사이의 생식 장벽이 약해지면서결국 융합을 통해서 단일 종이 탄생하게 된다안정은 잡종이 계속해서생존하고 생식할 때 일어난다이를테면, 노랑 배 두꺼비와무당개구리 사이의 잡종은부모보다 적응력이 덜 하지만 계속해서생존한다생식 장벽이 잡종을막을 만큼 강하거나 단일 종으로 융합이일어나게 할 만큼 약하지는 않아서잡종은 안정하게 계속 존재한다잡종 구역이 종 분화의 결과에 영향을 미치는 방법은밀접한 관련이 있는 종 사이의 생식 장벽을 테스트하는것이다잡종의 적응력에 따라잡종 구역은 종 사이의 생식 장벽을 강화하거나종을 융합하거나 안정화시킨다