우리 지구상에서 동물과 식물 종의 급속한 멸종에 대한 최근의 수많은보고에 비추어, 종의 역학, 즉 종이 형성되고 유지되는 방법을 이해하는 것이 중요하다.
종종의 많은 시나리오가 제안되고 분석되었습니다. 예를 들어, 종은 발산 인구의 물리적/지리적 분리, 다른 환경에 대한 적응, 부적합한 하이브리드의 형성 또는 분류 짝짓기의 진화에 의해 촉진 될 수있다 (개인은 그들과 유사한 개인과 재생산하는 경향이있다).
새로운 종이 발생할 수있는 흥미롭고 논쟁적인 시나리오를 하이브리드 종화라고합니다. 이 방법에서, 두 종의 접촉에 따라, 생성 된 하이브리드 집단은 두 부모의 출처와 유 전적으로 다릅니다. 이 과정은 세 번째, 독립적 인 새로운 종을 초래합니다. 잠재적 인 하이브리드 종의 두드러진 예로는 Heliconius Butterfly, The Italian Sparrow 및 Helianthus 해바라기가 포함됩니다. 그러나 하이브리드 종 분화가 발생할 수있는 조건은 제한적 일 수 있습니다. 이것은 하이브리드 종이 어떻게 발생할 수 있는지 설명하는 제안 된 이론적 모델로 설명됩니다. 중요하게도,이 모델은 두 부모 인구가 별도의 종으로 간주 될 정도로 충분히 다르지만 동시에 필요한 하이브리드 개인을 형성 할 수있을 정도로 호환됩니다.
더 자세히 살펴보면, 우리는 하이브리드 화 부모 종 하이브리드 종 분화의 게놈에 대한 특정 조건을 이해하고 싶었습니다. 문제를 단순화하기 위해 하이브리드 종 분화의 최소 수학적 모델을 구축했습니다. 최소한의 모델은 가능한 가장 적은 수의 성분으로 자연에서 관찰 가능한 생물학적 현상을 재현합니다. 최소 모델을 구축하고 분석하면 연구원이 생물학적 현상의 주요 요소를 포착하고 이해할 수 있습니다.
우리의 작업에서, 우리는 특정 형태의 생식 분리, 즉 지체 후 분리에 초점을 맞췄습니다. 접합 후 분리가있을 때, 두 종의 개인은 서로 짝을 이룰 수 있지만 결과 자손은 생존하거나 불임이 아닙니다. 종들 사이의 지체 분리의 유명한 예는 말과 당나귀 사이의 십자가에서 나온 뮬입니다. 노새는 불임이고, 따라서 진화론 적 막 다른 엔드를 나타냅니다 (노새에 의해 운반되는 모든 유전자는 자손에게 전염되지 않습니다).
zygotic 분리가 어떻게 진화 할 수 있는지에 대한 가장 잘 지원되는 모델은 Bateson-Dobzhansky-Muller 모델 (발명가의 이름을 따서 명명 됨)입니다. 이 모델은 지리적으로 고립 된 집단에서 발생하는 무작위 유전자 변화가 하이브리드에서 모일 때만 해로운 효과를 나타내는 방법을 설명합니다. 강력한 방식으로, Bateson-Dobzhansky-Muller 모델은 자연 선택이 어떻게“볼 수없는”방법을 설명하여, 따라서 하이브리드 개인에게 노출 될 때까지 결과적인 지체 후 유전 적 비 호환성 (상호 작용하는 유전 적 변화를 말하면)에 반대합니다.
.두 부모 종에 대한 생식 분리, 따라서 하이브리드 종 분화의 경우, 우리는 이러한 유전 적 비 호환성의 적어도 두 쌍의 쌍이 필요합니다. 하나는 각 부모의 인구로부터 새로운 종을 분리하기 위해. 따라서, 우리는 4 개의 다이얼 렐릭 유전자좌의 진화를 모델링합니다. 다이얼 렐릭 유전자좌는 2 개의 가능한 변이체를 갖는 게놈의 위치입니다. 이들 각 유전자좌에서, 우리는 조상 집단에 존재하는 유전자 변이체를“조상”으로 표시하고 돌연변이 후에 나타난 변이체를“유도”했다. postzygotic 분리는 각 부모 집단에 특이적인 파생 변이체들 사이의 유전 적 비 호환성으로부터 비롯됩니다. 하이브리드 종 분화를위한 최상의 조건을 연구하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용했습니다.
우리는 게놈에서 유전 적 비 호환성의 상대적 위치가 하이브리드 종을 관찰 할 확률에 중요하다는 것을 보여 주었다. 구체적으로, 비 호환성은 서로 떨어져 있어야하지만 너무 멀지 않아야합니다. 또한, 게놈에 관련된 4 개의 유전자좌의 순서는도 1에 도시 된 바와 같이 하이브리드 종 분화 확률을 결정적으로 변화시킬 수있다.
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이러한 결과는 경험적 문헌의 모순적 관찰을 설명 할 수있다. 한편으로는 하이브리드 종 분화가 거의 관찰되지 않는다. 한편, 동일한 종들 사이에서 다수의 하이브리드 종 분화 사건이보고되었다. 예를 들어, 이탈리아 참새에 대해 3 개의 독립적 인 하이브리드 종 분화 사례 가보고되었습니다. 유사하게, 하이브리드 종 분화는 자연과 실험실에서 두 종의 효모 사이에서 관찰되었다. 우리의 예측과 일치하여, 이러한 발견은 하이브리드 종 분화 프로세스의 가끔 반복성을 강조합니다. 이것은 하이브리드 종의 발생이 단순히 무작위가 아니라는 것을 나타냅니다. 일부 종의 유전학은 일부 종 쌍이 다른 종보다 새로운 하이브리드 종을 창립하기 쉽게 만들 수 있습니다.
.우리의 계산 작업은이 패턴에 대한 잠재적 인 설명을 제공하며, 이는 하이브리드 종 분화 확률에 대한 연구 커뮤니티에서 진행중인 토론을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 우리의 연구는 하이브리드 종 분화를위한 최상의 조건에 대한 가설을 제공합니다.
보존 생물학과 관련하여, 혼성화는 생물 다양성의 유지에 해를 끼치고 도움을 줄 수 있기 때문에 중요한 문제이다. 인간 활동으로 인해 많은 종들이 새로운 서식지에 도입되었습니다. 이 침습성 종은 현지 종을 잃을 위험과 함께 고유 종과 경쟁하거나 혼성화 할 수 있습니다. 우리의 결과를이 질문에 외삽하는 경우, 일부 종은 유전 적 완전성을 유지할 수 있어야하므로 주로 자원을 위해 경쟁 할 것이며, 다른 종은 침습적 종에서 유전 물질의 통합에 허용되는 반면, 주로 자원을 위해 경쟁 할 것입니다. 이러한 시나리오 중 어떤 시나리오가 적용되는지,이 과정이 유익한 지 또는 해로운 지 여부는 "유전자 구조", 즉 게놈에서 상호 작용하고 잠재적으로 호환되지 않는 유전자좌의 위치에 의존 할 가능성이 높습니다.
그러므로 우리의 연구는 두 종의 종을 어떻게 서로 생식 적으로 분리하는지 아는 것이 혼성화의 결과를 예측하는 데 중요 할 수 있음을 암시합니다. 이것은 침습적 종의 위협에 따라 적절한 보존 전략을 설계하는 데 중요합니다.
이러한 결과는 최근 저널 PLOS 유전학에 발표 된 하이브리드 종 분화를위한 Goldilocks Zone을 찾는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. 이 작업은 Instituto Gulbenkian de Ciência의 Alexandre Blanckkaert와 Claudia Bank에 의해 수행되었습니다.
