Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

30.5: Hybride zones
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Hybrid Zones
 
TRANSCRIPT

30.5: Hybrid Zones

30.5: Hybride zones

Hybrid zones are narrow regions where two closely related species interact, mate, and produce hybrids. Relative to either parent species, hybrids may possess distinct phenotypic or genetic differences that impact their survival and reproductive success. The genetic variances introduced by hybridization influence species diversity and speciation processes within the hybrid zone.

Gene flow and natural selection are evolutionary mechanisms that shape the outcome of a hybrid zone. Gene flow distributes, homogenizes, and preserves genetic variation between populations, while natural selection reduces genetic variation by favoring only the fittest individuals in a population. Thus, if a barrier to genetic exchange emerges, the isolated population becomes more distinct or diverges.

However, if that barrier breaks down, the population and its previously isolated counterpart may interbreed and produce hybrids. Depending upon hybrid fitness, populations may: (1) reduce hybrid gene flow by reinforcing selection against hybrids, (2) promote hybrid gene flow, causing parent and hybrid populations to fuse, or (3) preserve gene flow, allowing parent and hybrid populations to stably exist.

Hybrid zones follow either primary or secondary species contact. Most hybrid zones are the result of secondary contact, where two geographically separated populations reestablish gene flow. Primary contact, although less common, involves natural selection among neighboring populations within a shared geographic range. Since primary and secondary contact produce similar genetic and phenotypic outcomes, the two are difficult to distinguish.

Scientists can observe the frequency of a gene or phenotype, or cline, across a geographic area. Frequencies may change abruptly in the hybrid zone, creating a stepped cline. For example, the frequency of genes specific to fire-bellied toads decreases from nearly 100% in its geographic range to 50% in the hybrid zone to 0% within the yellow-bellied toad range. Clines reflect the gene flow or natural selection affecting interbreeding populations.

Hybrid zones are natural laboratories for studying the mechanisms and processes involved in divergence and speciation. Hybridization creates genetic variation which produces novel adaptations and thus, species diversity. Scientists can analyze multiple clines to characterize the gene flow and natural selection occurring within a hybrid zone. This knowledge allows scientists to better estimate how different factors impact species and populations.

Hybride zones zijn smalle gebieden waar twee nauw verwante soorten op elkaar inwerken, paren en hybriden produceren. Ten opzichte van beide oudersoorten kunnen hybriden verschillende fenotypische of genetische verschillen vertonen die hun overleving en reproductief succes beïnvloeden. De genetische varianties die door hybridisatie worden geïntroduceerd, beïnvloeden de soortendiversiteit en soortvormingsprocessen binnen de hybride zone.

Genenstroom en natuurlijke selectie zijn evolutionaire mechanismen die de uitkomst van een hybride zone bepalen. Genenstroom verdeelt, homogeniseert en bewaart genetische variatie tussen populaties, terwijl natuurlijke selectie de genetische variatie vermindert door alleen de sterkste individuen in een populatie te bevoordelen. Dus als er een barrière voor genetische uitwisseling ontstaat, wordt de geïsoleerde populatie duidelijker of divergeert.

Als die barrière echter wegvalt, kunnen de populatie en zijn voorheen geïsoleerde tegenhanger kruisen en hybriden produceren. Afhankelijk van de hybride fitness kunnen populaties: (1) hybride verminderengenstroom door selectie tegen hybriden te versterken, (2) hybride genstroom te bevorderen, waardoor ouder- en hybride populaties versmelten, of (3) genstroom te behouden, waardoor ouder- en hybride populaties stabiel kunnen bestaan.

Hybride zones volgen ofwel primair of secundair soortcontact. De meeste hybride zones zijn het resultaat van secundair contact, waar twee geografisch gescheiden populaties de genstroom herstellen. Primair contact, hoewel minder gebruikelijk, betreft natuurlijke selectie tussen naburige populaties binnen een gedeeld geografisch bereik. Omdat primair en secundair contact vergelijkbare genetische en fenotypische resultaten opleveren, zijn de twee moeilijk te onderscheiden.

Wetenschappers kunnen de frequentie van een gen of fenotype, of cline, in een geografisch gebied observeren. Frequenties kunnen abrupt veranderen in de hybride zone, waardoor een getrapte klank ontstaat. De frequentie van genen die specifiek zijn voor vuurbuikpadden neemt bijvoorbeeld af van bijna 100% in het geografische bereik tot 50% in de hybride zone tot 0% metin het geelbuikpaddenbereik. Clines weerspiegelen de genstroom of natuurlijke selectie die de kruisende populaties beïnvloedt.

Hybride zones zijn natuurlijke laboratoria voor het bestuderen van de mechanismen en processen die betrokken zijn bij divergentie en soortvorming. Hybridisatie creëert genetische variatie die nieuwe aanpassingen en dus soortendiversiteit oplevert. Wetenschappers kunnen meerdere clines analyseren om de genstroom en natuurlijke selectie in een hybride zone te karakteriseren. Met deze kennis kunnen wetenschappers beter inschatten hoe verschillende factoren van invloed zijn op soorten en populaties.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter