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30.5: Hybridzonen
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Hybrid Zones
 
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30.5: Hybrid Zones

30.5: Hybridzonen

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.

Hybridzonen sind enge Regionen, in denen zwei eng verwandte Arten interagieren, sich paaren und Hybriden produzieren. Im Vergleich zu beiden Elternarten können Hybriden deutliche phänotische oder genetische Unterschiede aufweisen, die sich auf ihr Überleben und ihren Fortpflanzungserfolg auswirken. Die durch die Hybridisierung eingeführten genetischen Varianzen beeinflussen die Artenvielfalt und die Spezifationsprozesse innerhalb der Hybridzone.

Genfluss und natürliche Selektion sind evolutionäre Mechanismen, die das Ergebnis einer Hybridzone formen. Der Genfluss verteilt, homogenisiert und bewahrt die genetische Variation zwischen den Populationen, während die natürliche Selektion die genetische Variation reduziert, indem nur die fittesten Individuen in einer Population bevorzugt werden. Wenn also eine Barriere für den genetischen Austausch entsteht, wird die isolierte Population deutlicher oder divergiert.

Wenn diese Barriere jedoch abgebaut wird, können sich die Population und ihr zuvor isoliertes Gegenstück vermischen und Hybriden herstellen. Je nach Hybridfitness können Populationen: (1) den Hybridgenfluss reduzieren, indem sie die Selektion gegen Hybride verstärken, (2) den Hybridgenfluss fördern, wodurch Eltern- und Hybridpopulationen verschmelzen oder (3) den Genfluss erhalten, so dass Eltern- und Hybridpopulationen stabil existieren können.

Hybridzonen folgen entweder dem primären oder dem sekundären Artenkontakt. Die meisten Hybridzonen sind das Ergebnis eines sekundären Kontakts, bei dem zwei geografisch getrennte Populationen den Genfluss wieder herstellen. Primärer Kontakt, obwohl weniger häufig, beinhaltet die natürliche Selektion zwischen benachbarten Populationen innerhalb eines gemeinsamen geografischen Bereichs. Da Primär- und Sekundärkontakt ähnliche genetische und phänotypische Ergebnisse hervorbringen, sind beide schwer zu unterscheiden.

Wissenschaftler können die Häufigkeit eines Gens oder Phänotyps oder Cline in einem geographischen Gebiet beobachten. Frequenzen können sich in der Hybridzone abrupt ändern, wodurch eine gestufte Cline entsteht. Beispielsweise verringert sich die Häufigkeit von Genen, die für Feuerbauchkröten spezifisch sind, von fast 100 % in ihrem geografischen Bereich auf 50 % in der Hybridzone auf 0 % innerhalb des Gelbbauchkrötenbereichs. Clines spiegeln den Genfluss oder die natürliche Selektion wider, die sich auf die Vermischungspopulationen auswirkt.

Hybridzonen sind natürliche Laboratorien zur Untersuchung der Mechanismen und Prozesse, die an Divergenz und Speziation beteiligt sind. Hybridisierung schafft genetische Variationen, die neuartige Anpassungen und damit Artenvielfalt hervorbringen. Wissenschaftler können mehrere Clines analysieren, um den Genfluss und die natürliche Selektion innerhalb einer Hybridzone zu charakterisieren. Dieses Wissen ermöglicht es Wissenschaftlern, besser einzuschätzen, wie sich verschiedene Faktoren auf Arten und Populationen auswirken.


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