대부분의 사람들은 성인이되면 어린이로서 완벽한 나무 등반 기술을 사용하지 않습니다. 그러나 스웨덴 웁살라 대학교 (Uppsala University)의 진화 생물 학자 인 요첸 울프 (Jochen Wolf)에게는 나무 등반이 그의 일의 필수 부분입니다. 그는 정기적으로 60 피트의 나무 꼭대기로 삐걱 거리고, 그곳에서 그는 둥지에서 까마귀를 뽑아 내고 아래 팀으로 낮게 뽑아냅니다.
.Wolf의 등반 익스플로잇은 독일 서부에서 우세한 Carrion Crows와 스웨덴과 폴란드에서 동쪽으로 더 우세한 밀접하게 관련된 두건이있는 까마귀의 두 종에 초점을 맞췄습니다. 두 그룹은 서로 짝을 이룰 수 있지만, 썩은 까마귀는 검은 색이며 후드가있는 까마귀는 검은 색과 회색의 몸을 가지고 있으며 새들은 자신의 종류의 짝을 강력하게 선호합니다. 누구나 기억할 수있는 한 오랫동안 두 그룹은 뚜렷하게 남아 있으며, 덴마크에서 동부 독일까지 이탈리아 북부 이탈리아까지 좁은 서식지 밴드를 절약했습니다.
Crows는 생물 학자들에게 당황스러운 질문을 제시합니다. 생물 학자들은 종이라는 의미의 핵심에 도달합니다. 후드와 썩은 까마귀는 유전자를 짝 짓고 교환 할 수 있다는 점을 감안할 때 두 그룹은 어떻게 개인의 정체성을 유지합니까? 마치 버킷에 빨간색과 노란색 페인트를 섞은 것처럼 두 가지 색상이 완고하게 오렌지를 만들기를 거부했습니다.
6 월에 Science 저널에 발표 된 새로운 연구에서 Wolf의 팀은 놀랍게도 작은 DNA 덩어리가 답을 가지고있을 수 있음을 발견했습니다. 쥐와 후드 크로우 게놈의 비교는 서열이 거의 동일하다는 것을 보여 주었다. 총 약 12 억 달러 중 82 개의 DNA 문자의 차이는 두 그룹을 분리하는 것으로 보입니다. 거의 모든 것이 하나의 염색체의 작은 부분에 클러스터되어 있습니다. 영국 케임브리지 대학교의 생물 학자 인 크리스 지긴스 (Chris Jiggins)는“아마도 몇몇 유전자가 종을 만들어내는 것”이라고 말했다. "나머지 게놈이 흐를 수 있으므로 종은 이전에 상상했던 것보다 훨씬 유동적입니다."
.그들은 몇몇 유전자만이 두 집단을 분리 할 수 있다고 제안하기 때문에 그 결과는 놀랍습니다. DNA의 세그먼트 내의 무언가는 검은 까마귀가 회색과 짝을 이루는 것을 막고 그 반대도 마찬가지입니다. Jiggins는“그들은 매우 다르게 보이고 자신의 종류와 짝을 이루는 것을 선호하며,이 모든 좁은 지역에 의해 통제되어야합니다.
까마귀는 자신의 행동에 혼자가 아닙니다. 최근 몇 년 동안 유전자 데이터의 대홍수는 종들 사이의 교배가 과학자들이 상상했던 것보다 더 널리 퍼져 있음을 시사합니다. Jiggins는“저는 사람들이 놀랄 것이고 더 많은 데이터가 나오면서 종에 대한 견해가 도전 할 것이라고 생각합니다. "나는 그것이 종의 것이 무엇인지 보는 방식의 근본적인 변화로 이어질 것이라고 생각합니다."
.알 수없는 종
두 개의 관련 유기체를 뚜렷한 종으로 정의하는 전통적인 방법은 짝짓기를 할 수 없다는 것입니다. 250 년 전에 웁살라 대학교 홀을 방황 한 스웨덴의 자연 주의자 칼 린나 세우스 (Carl Linnaeus)는 오늘날 우리가 여전히 사용하고있는 분류 시스템을 만들 때이 정의를 사용했습니다. 그러나 과학자들은 1 세기 이상 종을 만드는 것에 대해 논쟁 해 왔습니다.
Charles Darwin 자신은 자신의 획기적인 책“종의 기원”에서 개념을 정의하지 않았다. 하버드 대학교의 진화 생물 학자 인 제임스 말렛 (James Mallet)은“다윈은 종들이 진화했다는 것을 증명했을 때 종과 같은 것은 없다는 것을 증명했다. 유기체가 끊임없이 진화한다면, 두 종 사이에 정확한 분할 선을 그리는 경우 반드시 어려울 것입니다.
실제로, 진화론 생물 학자들은 종을 정의하는 데보다 실용적으로 접근하는 경향이 있으며, 이는 연구의 길에 의존하는 종을 정의하는 경향이있다. 구별은 예를 들어 형태 학적 또는 유전 적 차이에 기초 할 수 있습니다. 울프는“우리가 종에 대해 말하기 시작하면 보는 사람의 눈에있다”고 말했다.
생물 학자들은 더 흥미롭고 중요한 질문은 두 인구가 분위기로 알려진 과정 인 분기로 이끌어내는 것이라고 말합니다. 이 질문은 지난 5 년간 게놈 기술의 빠른 발전으로 가열되었습니다. 최근까지, 종말 연구는 현장에서 생태와 행동에 초점을 맞추고 짝짓기 실험에 중점을 두었지만 과학자들은 이제 밀접하게 관련된 생물을 포함하여 야생 생물의 멘나 지의 게놈을 분석 할 수 있습니다. 울프는“불과 몇 년 전, 야생 유기체의 게놈을 시퀀싱하는 것은 불가능했습니다. "이제 우리는 할 수 있고 환상적입니다."
까마귀, 나비, 모기, 물고기 및 기타 유기체에 대한 연구에서 결과는 종의 개념이 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 혼란스럽고 유전 적 변화가 항상 외관과 같은 눈에 띄는 것과 일치하지 않는다는 것을 시사합니다. 인디애나 대학교의 생물 학자 인 Matthew Hahn은“경우에 따라 종은 유전 적 변화만으로 큰 형태 학적 및 행동 변화를 가지고 있으며, 다른 경우에는 눈에 띄는 결과가 거의없는 많은 유전 적 변화가 있습니다.
깃털의 새
늑대가 둥지를 향해 가지를 끌어 올리면 어린 새들은 특히 그를보고 놀라지 않습니다. 대신,“그들은 입을 열고 먹이를 기다리고있다”고 울프는 말했다. 그러나 부모님은 근처의 나무 꼭대기에서 전화를 걸어 다르게 느낍니다. Wolf 's Lab의 박사후 연구원 인 Christen Bossu는“그들은 항상 그들에게 돌아온다”고 말했다.
Wolf의 팀은 젊은 새의 날개 길이와 색을 측정하고 둥지로 돌아 오기 전에 게놈 연구를위한 혈액 샘플을 수집합니다. 최근 논문에서 연구원들은 유전자 코드를 살펴 보았을뿐만 아니라 두 집단 사이에서 유전자 활동이 어떻게 변하는 지 연구했습니다. 그들은 피부 조직에 활성화되고 깃털 색상을 제어하는 안료를 만드는 유전자의 가장 큰 차이를 발견했습니다. 이들 유전자 중 다수는 썩은 썩은 까마귀와 후드 까마귀 사이에 다른 DNA 세그먼트 내에 있으며, 두 그룹에 독특한 외관을주는 안료 유전자도 종을 분리하고 있음을 시사한다. 그러나 어떻게?
가장 분명한 설명은이 지역의 유전자가 조류가 동료를 선택하는 방식에도 영향을 미친다는 것입니다. 비슷해 보이는 동물이 서로 짝을 이룰 가능성이 더 높은 소위 분류 짝짓기는 새로운 종 발달의 원인 중 하나입니다. 간단한 각인은이 현상을 주도하는 한 가지 방법입니다. 회색 까마귀에 의해 자란 경우 메이트로 회색 까마귀를 선호 할 수 있습니다.
두 번째 가능성은 메이트 선택, 색상 팔레트 및 비전을 함께 연결합니다. 어쩌면 검은 까마귀는 후드가있는 까마귀를 볼 수있는 것보다 다른 검은 까마귀를 더 쉽게 볼 수있을 것이라고 Wolf는 말했다. 색상과 관련된 유전자와 시력의 이러한 측면에 관여하는 유전자가 게놈에서 서로 가까이 앉아 있다면, 함께 상속 될 가능성이 더 높습니다. (더 멀리 떨어져있는 두 유전자는 게놈에 놓일수록, 그들이 통과 할 때 분리 될 가능성이 높습니다.) 메이트 선택에 대한 이러한 종류의 상승 효과를 가진 두 개의 이웃 유전자는 종의 분리를 쉽게 구동 할 수 있습니다. 실제로, 연구원들은이 지역에서 시력과 관련이있는 유전자를 발견했습니다. 그들은 그것이 새들이 대비를 얼마나 잘 인식하는지, 현재 포로로서 테스트하고있는 가설에 영향을 미친다 고 믿는다.
.성인 까마귀는 포착하기에는 너무 영리하기 때문에 5 월에 그의 논문이 과학에 나타나기 직전에 Wolf는 또 다른 나무 등반 여행에 착수했습니다. 피와 깃털 외에도 그는 12 명의 아기 새를 모았습니다. 그들은 현재 스웨덴의 새로운 조류 사육장에서 자랐으며, 그곳에서 과학자들을 집에서 집에서 먹고 있습니다. (Cattle Hearts는 그들이 가장 좋아하는 식사 중 하나입니다.) 연구원들은 새들에게 번쩍이는 조명과 같은 시각적 신호에 반응하도록 조류를 훈련시킨 다음 후드와 썩은 까마귀가 다른 시각적 대비를 감지 할 수 있는지 알아냅니다. Wolf에 따르면 Black Crows는 후드가있는 까마귀와 다르게 강한 시각적 대비를 감지 할 수 있습니다. 이는 왜 다른 검은 까마귀를 동료로 찾는 이유를 설명 할 수 있습니다.
.나비 효과
늑대의 까마귀는 뚜렷한 정체성을 유지하는 유일한 교배 종 세트는 아닙니다. 대서양을 가로 질러, Cydno Longwing (Heliconius cydno)과 우체부 나비 (H. melpomene)의 두 종의 Heliconius Butterfly는 남미의 겹치는 지역에 거주하며 다른 외관에도 불구하고 서로 짝을 이룰 수 있습니다. Cydno Longwing은 흰색 또는 노란색 표시가있는 검은 색이며 우체부는 검은 색이며 빨간색과 노란색 표시가 있습니다. 각각은 다른 독이 된 나비의 날개 패턴을 모방하도록 진화하여 포식으로부터 보호하는 데 도움이됩니다. 그러나 Wolf 's Crows와 마찬가지로 Cydno Longwing과 Postman은 자신의 종류와 짝을 이루는 것을 선호합니다.
게놈 분석은 두 종이 놀라운 속도로 유전자를 교환하고 있음을 시사합니다. 그러나 각 종에는 나머지 게놈의 혼합에도 불구하고 자체 종류에 고유 한 게놈 세그먼트가 있습니다. 마치 게놈의 이러한 부분이 기름과 나머지 물로 만들어진 것처럼 보입니다. 물은 쉽게 섞이지 만 기름은 뚜렷한 액 적으로 남아 있습니다.
과학자들은 게놈의“종종 섬”의 영역을 더빙했습니다. 그러한 섬의 지속성은 다양한 유기체에서 관찰 된 현상입니다. 자연 선택은 이들 영역에 진화론 적 압력을 가하는 것으로 보이며, 이는 교배에 직면하더라도 유전자와 그에 상응하는 특성을 모두 구별하는 반면 나머지 게놈은 혼합 할 수있다. 과학자들은이 영역이 다른 색상 패턴이나 짝짓기 행동을 보존함으로써 개별 종을 유지하는 데 많은 작업을 수행한다고 이론화합니다. Jiggins와 다른 사람들은 이제이 섬들에 어떤 종류의 유전자가 존재하는지, 그리고 그들이 두 개체군을 어떻게 구분하는지 알아 내려고 노력하고 있습니다. “발산을 시작하면 어떤 유형의 유전자가 먼저 분기됩니까? 어떤 유전자가 종종을 유도합니까? 첫 번째로 차별화되는 것은 무엇입니까?” 한은 물었다.
이 과정의 주요 동인은 여러 특성을 제어하는 유전자 일 수 있습니다. 스위스 베른 대학의 진화 생태 학자 인 올레 시하우 센 (Ole Seehausen)은“게놈에는 종종 여러 가지에 큰 영향을 미치는 유전자가 종종있는 것 같습니다. "개인이 한 환경이나 다른 환경에서 얼마나 잘하는지에 영향을 미치는 유전자는 서로를 보는 방식과 서로의 짝짓기에 영향을 줄 수 있습니다." 게놈 (예 :까마귀의 안료 및 시력 유전자)에 가깝게 누워있는 유전자는 함께 상속되는 경향이 있기 때문에 동일한 효과를 가질 수 있습니다.
Heliconius 나비의 행동은이 아이디어를 뒷받침합니다. 과학자들이 실험실에서 수년간의 짝짓기를 관찰 한 후, 그들은 날개 패터닝과 연결된 유전자를 정확히 지적했으며, 이는 두 종에 따라 다릅니다. 이웃 유전자는 짝짓기 선호도와 관련이 있지만 과학자들은 아직 특정 유전자를 확인하지 않았습니다.
종합하면, 연구는 종 분화 과정의 그림을 만들기 시작했습니다. 까마귀의 경우처럼 보이는 것처럼 짝짓기와 관련된 수용 유전자의 작은 영역으로 시작될 수 있습니다. 그런 다음 그 지역이 확장되고 다른 분기 유전자를 보유한 새로운 섬이 등장하여 게놈을 가로 질러 종의 종 섬을 만듭니다.
반쯤 만나
까마귀 하이브리드 구역 (썩은 썩은 까마귀가 섞인 좁은 땅)은 어떤 식 으로든 극적이지 않습니다. 한 종은 다른 종을 차단하여 다른 종을 차단하지 않았습니다. 동쪽과 서쪽으로의 풍경은 비슷하며 두 종 모두 같은 유형의 숲에 서식합니다. 정확히 두 그룹이 어떻게 영토를 조각했는지는 아직 명확하지 않습니다.
David Kaplan, Tom Hurwitz, Richard Fleming 및 Quanta 잡지의 Tom McNamara; Podington Bear의 음악.
비디오 : David Kaplan은 종의 간단한 정의가 왜 어려운지 탐구합니다.
그룹은 아마도 빙하가 북유럽을 반복적으로 덮었을 때 빙기 시대에 분리 될 것입니다. 까마귀와 다른 동물들은 남쪽으로 이사하여 두 개의 다른 지역에서 피난처를 탔을 것입니다. 빙하가 물러 났을 때, 두 인구는 북쪽으로 이동하여 하이브리드 구역에서 만났습니다. 그러나 과학자들은 최신 빙하기, 약 10,000 ~ 20,000 년 전, 또는 2 백만 년 전까지 이전에 이런 일이 일어 났는지 아직 알지 못합니다.
이 불확실성은 종 분화 연구의 과제 중 하나를 강조합니다. 때때로 두 가지 매우 다른 가능한 역사는 동일한 유전자 패턴을 만들 수 있습니다. 예를 들어, Hahn이 7 월에 출판 된 논문에서 주장한 것처럼, 종종 분화 섬 주변의 게놈 주변의 공유 지역은 공유 조상과 같은 다른 설명을 가질 수 있습니다. 두 종은 최근 유전자를 교환했을뿐만 아니라 먼 부모 종을 공유하기 때문에 유사한 게놈을 가질 수 있습니다. Hahn은“사람들은 종종의 섬을 해석하는 배 밖으로 나갔다”고 말했다.
썩은 까마귀와 두건의 까마귀는 교배를 통해 게놈이 비슷해 졌던 아주 오래된 종일 수 있습니다. 또는 그들은 상대적으로 최근의 공통 조상에서 나뉘어져서 아주 어릴 수 있습니다. Wolf의 그룹은 후자의 해석을 선호하지만 추가 유전자 분석으로 질문을 직접 해결하기를 희망합니다.
그렇다면이 모든 것이 종의 정의에 어떤 의미가 있습니까? 과학자들은 여전히 결정적인 대답이 없습니다. 유전학을 기반으로 종을 정의한다고해서 문제가 해결되지는 않습니다. 늑대와 다른 사람들이 보여 주듯이, 대답은 게놈에서 당신이 보는 곳에 달려 있습니다. 울프는“경계를 그리는 것은 정말 어렵다”고 말했다. “게놈의 다른 부분은 당신에게 다른 것을 말해줍니다.”
