Back to chapter

30.4:

Genetica van de Soortvorming

JoVE 核
生物学
需要订阅 JoVE 才能查看此.  登录或开始免费试用。
JoVE 核 生物学
Genetics of Speciation

Languages

分享

Bij speciatie—de evolutionaire vorming van nieuwe soorten— treden genetische aanpassingen op in een of meerdere populaties. Genetische veranderingen kunnen de moleculaire samenstelling van een organisme, zijn gedrag en zijn fysieke bouw aanpassen, waardoor genetische barrières ontstaan die resulteren in de afsplitsing van soorten. In soorten van het geslacht bloemplanten Petunia bijvoorbeeld codeert een enkel gen voor de bloemkleur. Aanpassing van dat gen kan een genetische barrière opleggen. De bloemkleur kan bepalen welke bestuiver de bloem bezoekt, met tot gevolg de reproductieve isolatie van populaties met verschillende bloemkleur. Solitaire bijen bestuiven soorten met paarse bloemen, kolibries bestuiven soorten met rode bloemen, en pijlstaarten bestuiven soorten met witte bloemen. Uiteindelijk zijn verschillende soorten Petunia geëvolueerd. Een andere genetische barrière is de aanpassing van het aantal chromosomen van een organisme. Bijvoorbeeld: Het kruisen— of hybridiseren—van verschillende soorten Tragopogonplanten leidde tot de vorming van nieuwe Tragopogonsoorten. Omdat het hybride nageslacht meer dan twee sets homologe chromosomen heeft, zijn ze niet in staat voort te planten met beide ouderlijke soorten, al zijn ze wel vruchtbaar. Zelfs de specifieke combinatie van het genoom van een organisme en de genomen van alle bijbehorende symbiotische microben kan genetische barrières opleggen en uiteindelijk tot soortvorming leiden. Bijvoorbeeld: In kruisingen tussen bepaalde Nasonia-wespensoorten sterft tot 90% van het nageslacht tijdens de larvale ontwikkeling. Experimenten suggereren dat deze hybridesterfte komt door interacties tussen het genoom van de wesp en bijbehorende bacteriële gemeenschappen, hetgeen aantoont hoe interacties tussen gen en microbe soortscheidingen kan behouden door voortplanting te voorkomen. De rol van genetica in soortvorming is een actief onderzoeksveld, maar genetische veranderingen op enkele genen, de samenstelling van het genoom en de interacties van meerdere genomen kunnen bijdragen aan reproductieve isolatie en soortvorming.

30.4:

Genetica van de Soortvorming

Soortvorming is het evolutionaire proces dat resulteert in de vorming van nieuwe, verschillende soorten – groepen van reproductief geïsoleerde populaties.

De genetica van soortvorming omvat de verschillende eigenschappen of isolatiemechanismen die genenuitwisseling voorkomen, wat leidt tot reproductieve isolatie. Reproductieve isolatie kan te wijten zijn aan reproductieve barrières die effecten hebben vóór of na de vorming van een zygote. Pre-zygotische mechanismen voorkomen het optreden van bevruchting, en post-zygotische mechanismen verminderen de levensvatbaarheid of reproductiecapaciteit van de hybride nakomelingen.

Pre-zygotische mechanismen werken bijvoorbeeld vroeg in de levenscyclus van een organisme, leggen de sterkste belemmering op voor de genenstroom en voorkomen ongunstige paringscombinaties. Sommige paringscombinaties produceren hybride individuen. Natuurlijke selectie kan de productie van hybriden met een lage fitness tegengaan, waardoor de reproductieve isolatie tussen twee soorten toeneemt.

Post-zygotische reproductieve barrières kunnen te wijten zijn aan de intrinsieke onschendbaarheid van hybriden. Genetische complicaties die het gevolg zijn van afwijkende ploïdie-niveaus, verschillende chromosomale schikkingen of gen-incompatibiliteit waarbij de allelen niet goed werken, dragen bij aan verschillende genetische samenstellingen en alternatieve ontwikkelingsroutes in hybriden. Deze genetische veranderingen zijn van invloed op zowel planten als dieren, wat leidt tot post-zygotische isolatie en soortvorming.

Epistase, of niet-allelische geninteracties, is een onderscheidend kenmerk dat bijdraagt aan soortvorming. Het effect van een genvariant is afhankelijk van de genetische achtergrond waarin het voorkomt. Een allel dat bijvoorbeeld aanleiding geeft tot een normaal fenotype bij leden van dezelfde soort, kan slecht functioneren in de genetische omgeving van hybriden. Deze hybride zwakte kan ook leiden tot reproductieve isolatie en soortvorming.

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]