Back to chapter

30.4:

Генетика видообразования

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Genetics of Speciation

Languages

Share

Специализация эволюционное формирование новых видов связано с генетическими изменениями в одной или нескольких популяциях. Генетические изменения могут изменить молекулярную композицию организмов, их поведение, физическую структуру, создавая генетические барьеры, которые приведут к разделению видов. Например, у вида цветущего растения рода Петуния, один ген кодирует цвет.Изменение этого гена может установить такой генетический барьер. Цвет цветка может определить, какой опылитель посещает цветок, в эффекте становясь причиной репродуктивной изолированности популяций с различными цветами цветов. Пчелы-одиночки опыляют виды с пурпурными цветами, колибри опыляют виды с ярко-красными цветами, и ястребы опыляют виды с белыми цветами.В конце концов, развился другой вид Петунии. Ещё один генетический барьер это изменение общего хромосомного содержания организма. Например, интербридинг или гибридизация различных видов Трагопогонных растений вела к формирование нового вида Трагопогонов.Поскольку гибридное потомство имеют более двух наборов гомологичных хромосом, они не могут воспроизводиться ни с одним из родительских видов, несмотря на то, что они фертильны. Даже специфическая комбинация генома организмов-хозяев и геномы всех симбиотических микробов, связанных с ним может навязать генетические барьеры и в конечном итоге привести к видообразованию. Например, в скрещивании между некоторыми видами назонийской осы, до 90%потомства гибнут в процессе развития личинок.Эксперименты говорят, что это результат гибридной летальности происходит от взаимодействий между геномом ос и проживающих на них бактериальных сообществ, иллюстрирует, как взаимодействие ген-микроб может разделить виды путём предотвращения размножения. В то время, как роль генетики в видообразовании является активным полем исследования, генетические изменения, охватывающие отдельные гены, композицию генома, и взаимодействия нескольких геномов, могут способствовать изоляции репродуктивной функции и видообразованию.

30.4:

Генетика видообразования

Видообразование – это эволюционный процесс, приводящий к образованию новых, отличных друг от друга видов – групп репродуктивно изолированных популяций.

Генетика видообразования включает в себя различные признаки или механизмы изоляции, предотвращающие обмен генами, ведущие к репродуктивной изоляции. Репродуктивная изоляция может быть связана с репродуктивными барьерами, которые действуют до или после образования зиготы. Презиготические механизмы предотвращают оплодотворение, а постзиготические механизмы снижают жизнеспособность или репродуктивную способность гибридного потомства.

Например, презиготические механизмы действуют на ранних этапах жизненного цикла организма, создавая сильнейшие препятствия для потока генов и предотвращая неблагоприятные комбинации спаривания. Некоторые комбинации спаривания дают гибридных особей. Естественный отбор может препятствовать получению гибридов с низкой приспособленностью, тем самым усиливая репродуктивную изоляцию между двумя видами.

Постзиготические репродуктивные барьеры могут возникать из-за внутренней несовместимости гибридов. Генетические осложнения, возникающие из-за аберрантных уровней плоидности, различного хромосомного устройства или несовместимости генов, когда аллели не функционируют должным образом, вносят свой вклад в различную генетическую структуру и альтернативные пути развития у гибридов. Эти генетические изменения затрагивают как растения, так и животных, что приводит к постзиготической изоляции и видообразованию.

Эпистаз, или неаллельное взаимодействие генов, является отличительной особенностью, способствующей видообразованию. Эффект варианта гена зависит от генетического фона, в котором он появляется. Например, аллель, приводящий к нормальному фенотипу у представителей одного и того же вида, может плохо функционировать в генетической среде гибридов. Эта слабость гибрида также может привести к репродуктивной изоляции и видообразованию.

Suggested Reading

Dagilis, Andrius J., Mark Kirkpatrick, and Daniel I. Bolnick. "The Evolution of Hybrid Fitness during Speciation." PLoS Genetics 15, no. 5 (2019): E1008125. [Source]

Magurran, A. E., R. M. May, Jerry A. Coyne, and H. Allen Orr. "The Evolutionary Genetics of Speciation." Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 353, no. 1366 (1998): 287-305. [Source]

Wade, M. J. "A Gene's Eye View of Epistasis, Selection and Speciation." Journal of Evolutionary Biology 15, no. 3 (2002): 337-46. [Source]