Τα υβρίδια μεταξύ ειδών παίζουν ζωτικό ρόλο στην εξέλιξη

Το 2006, ένας κυνηγός πυροβόλησε αυτό που νόμιζε ότι ήταν μια πολική αρκούδα στα βορειοδυτικά εδάφη του Καναδά. Ωστόσο, η προσεκτικότερη εξέταση αποκάλυψε καφέ μπαλώματα στη λευκή γούνα του, αχαρακτήριστα μακριά νύχια και μια ελαφρώς καμπυλωμένη πλάτη. Το πλάσμα ήταν στην πραγματικότητα ένα υβρίδιο, η μητέρα του μια πολική αρκούδα, ο πατέρας του ένα γκρίζλι. Αν και ήταν γνωστό ότι αυτή η διασταύρωση ήταν δυνατή - τα δύο είδη είχαν ζευγαρώσει σε αιχμαλωσία στο παρελθόν - αυτή ήταν η πρώτη τεκμηριωμένη περίπτωση που βρέθηκε στη φύση. Έκτοτε, έγινε σαφές ότι δεν επρόκειτο για μεμονωμένο περιστατικό. Οι οικολόγοι και άλλοι ανησυχούν ότι εάν η κλιματική αλλαγή συνεχίσει να οδηγεί τις αρκούδες γκρίζλι στην περιοχή των πολικών αρκούδων, τέτοιες διασταυρώσεις θα γίνουν πιο συχνές και θα καταστρέψουν τον πληθυσμό της πολικής αρκούδας. Κάποιοι έχουν προτείνει ακόμη και τη θανάτωση των υβριδίων σε μια προσπάθεια διατήρησης του είδους.

Όμως, τα γκρίζλι και οι πολικές αρκούδες, όπως αποδεικνύεται, ζευγαρώνουν από τότε που το είδος διαφοροποιήθηκε πριν από εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια. Τα γονιδιώματα της πολικής αρκούδας έχουν διατηρήσει το μιτοχονδριακό DNA από τις αρχαίες αρκούδες γκρίζλι και τα γκρίζλι έχουν κληρονομήσει γονίδια από τον υβριδισμό με τις πολικές αρκούδες. «Οι άνθρωποι ανησυχούν ότι εάν διασταυρωθούν, οι πολικές αρκούδες θα χάσουν τα όμορφα λευκά τους παλτά», δήλωσε ο Μάικλ Άρνολντ, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Τζόρτζια. "Αλλά η αλήθεια είναι ότι αυτοί οι οργανισμοί δεν μοιάζουν εντελώς με τον εαυτό τους εδώ και πολύ καιρό."

«Αν αυτή η ανάμειξη είναι ένα συνηθισμένο φυσικό γεγονός», προειδοποίησε, «τότε η θανάτωση υβριδίων για να αποτρέψει την ανάμειξή τους με τα «καθαρά» γονιδιώματα δεν είναι μια τεχνική διαχείρισης που πρέπει να κάνουμε επιπόλαια». Στην πραγματικότητα, μπορεί η γενετική παραλλαγή που εισάγεται από αυτό το είδος υβριδισμού να μπορεί να σώσει τις πολικές αρκούδες, των οποίων η επιβίωση μπροστά στην άνοδο της θερμοκρασίας και το λιώσιμο των πάγων μπορεί να εξαρτάται από την ικανότητά τους να προσαρμοστούν σε ένα πιο βραχώδη, λιγότερο παγωμένο βιότοπο. Η λήψη ορισμένων γονιδίων από τις αρκούδες γκρίζλι είναι πολύ πιθανό να είναι προσαρμοστική για τις πολικές αρκούδες, είπε ο Άρνολντ, παρόλο που τα αποτελέσματα «δεν θα μοιάζουν ακριβώς με μια πολική αρκούδα».

Διαφωνίες όπως αυτή υπογραμμίζουν την πιθανότητα ότι η κακή φήμη των υβριδίων που απαντώνται στη φύση δεν είναι απολύτως δικαιολογημένη. Ιστορικά, τα υβρίδια έχουν συχνά συσχετιστεί με τους στείρους ή ακατάλληλους απογόνους δυσπροσαρμοστικών διασταυρώσεων (όπως το μουλάρι, που γεννήθηκε από ένα θηλυκό άλογο και έναν αρσενικό γάιδαρο). Οι φυσιοδίφες θεωρούσαν παραδοσιακά τον υβριδισμό στη φύση ως ένα είδος άσχετου, κυρίως σπάνιου, αδιέξοδου τυχαίου γεγονότος. Εάν τα υβρίδια δεν είναι βιώσιμα ή γόνιμα ή κοινά, πώς θα μπορούσαν να έχουν μεγάλη επιρροή στην εξέλιξη; Όμως, καθώς οι γονιδιωματικές μελέτες παρέχουν νέες γνώσεις για το πώς εξελίσσονται τα είδη, οι βιολόγοι βλέπουν τώρα ότι, απροσδόκητα συχνά, τα υβρίδια παίζουν ζωτικό ρόλο στην ενίσχυση των ειδών και στη βοήθεια τους να λάβουν χρήσιμα γονίδια από στενούς συγγενείς.

Εν ολίγοις, τα δυσπροσαρμοστικά ζεύγη δεν λένε την πλήρη ιστορία της διασταύρωσης. Η γενετική μεταφορά που λαμβάνει χώρα μεταξύ των οργανισμών ενώ οι γενεαλογίες τους αποκλίνουν παίζει ρόλο στην εμφάνιση προσαρμοστικών χαρακτηριστικών και στη δημιουργία νέων ειδών συνολικά. Σύμφωνα με τον Arnold, όχι μόνο είναι σύνηθες για τα νεοεμφανιζόμενα είδη να ανακτούν γονίδια μέσω υβριδικών πληθυσμών, "αλλά είναι ίσως ο πιο συνηθισμένος τρόπος με τον οποίο προχωρά η εξέλιξη, είτε μιλάτε για ιούς, φυτά, βακτήρια ή ζώα."

Λιοντάρια και τίγρεις και τζάγκουαρ, ω μου!

Πιο πρόσφατα, υπογραφές υβριδισμού εμφανίστηκαν σε μελέτες για την εξέλιξη του τζάγκουαρ. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε τον περασμένο μήνα στο Science Advances , μια ομάδα ερευνητών από ιδρύματα που εκτείνονται σε επτά χώρες εξέτασαν τα γονιδιώματα των πέντε μελών του Panthera γένος, που συχνά αποκαλείται «μεγάλες γάτες»:λιοντάρια, λεοπαρδάλεις, τίγρεις, τζάγκουαρ και λεοπαρδάλεις του χιονιού. Οι επιστήμονες ανέλυσαν την αλληλουχία των γονιδιωμάτων του ιαγουάρου και της λεοπάρδαλης για πρώτη φορά και τα συνέκριναν με τα ήδη υπάρχοντα γονιδιώματα για τα άλλα τρία είδη, βρίσκοντας περισσότερα από 13.000 γονίδια που μοιράζονταν και στα πέντε. Αυτές οι πληροφορίες τους βοήθησαν να κατασκευάσουν ένα φυλογενετικό δέντρο (στην ουσία, ένα οικογενειακό δέντρο για τα είδη) για να περιγράψουν πώς τα διάφορα ζώα αποκλίνονταν από έναν κοινό πρόγονο πριν από περίπου 4,6 εκατομμύρια χρόνια.

Ένας από τους ηγέτες της ομάδας, ο Eduardo Eizirik, βιολόγος και οικολόγος στο Ποντιφικό Καθολικό Πανεπιστήμιο του Rio Grande do Sul στη Βραζιλία, έχει αφιερώσει τα τελευταία 15 χρόνια στη μελέτη του τζάγκουαρ. Καθώς αυτός και οι συνάδελφοί του χαρτογράφησαν το γονιδίωμά του, το χτένισαν για γονίδια που θα μπορούσαν να ήταν υπεύθυνα για προσαρμογές όπως το μεγάλο κεφάλι και το δυνατό σαγόνι του ζώου, που πιθανότατα εξελίχθηκε για να φιλοξενήσει μια δίαιτα θωρακισμένων ερπετών – επιτρέποντας στον τζάγκουαρ να συνθλίψει το δέρμα αλιγάτορα ή κοχύλια χελώνας, για παράδειγμα — μετά από ένα γεγονός εξαφάνισης που εξαφάνισε τα περισσότερα μεγάλα θηράματα θηλαστικών.

Μερικές από αυτές τις προσαρμογές, ωστόσο, μπορεί να μην προέρχονται καθόλου από τη γενεαλογία των ιαγουάρων. Η ομάδα του Eizirik βρήκε στοιχεία για πολλές διασταυρώσεις μεταξύ των διαφορετικών Panthera είδος. Σε μια περίπτωση, δύο γονίδια που βρέθηκαν στον τζάγκουαρ έδειχναν έναν προηγούμενο υβριδισμό με το λιοντάρι, ο οποίος θα είχε συμβεί αφού είχαν διακλαδωθεί τα φυλογενετικά τους μονοπάτια. Και τα δύο γονίδια αποδείχθηκε ότι εμπλέκονται στο σχηματισμό του οπτικού νεύρου. Ο Eizirik υπέθεσε ότι τα γονίδια κωδικοποιούσαν μια βελτίωση στην όραση που χρειάζονταν ή μπορούσαν να εκμεταλλευτούν οι τζάγκουαρ. Για οποιονδήποτε λόγο, η φυσική επιλογή ευνόησε τα γονίδια του λιονταριού, τα οποία αντικατέστησαν εκείνα που είχε αρχικά ο τζάγκουαρ για αυτό το χαρακτηριστικό.

Ένας τέτοιος υβριδισμός δείχνει γιατί η ομάδα Eizirik οριοθετεί το Panthera το εξελικτικό δέντρο είναι τόσο αξιοσημείωτο. «Η ουσία είναι ότι όλα αυτά έχουν γίνει πιο περίπλοκα», είπε ο Eizirik. «Τα είδη τελικά χωρίζονται, αλλά δεν είναι τόσο άμεσο όσο θα έλεγαν συχνά οι άνθρωποι». Πρόσθεσε, «Τα γονιδιώματα που μελετήσαμε αντανακλούσαν αυτό το μωσαϊκό των ιστοριών».

Η έννοια του βιολογικού είδους

Αν και η υποστήριξη τόσο λεπτομερών και εξίσου λεπτομερών δεδομένων όσο του Eizirik είναι σπάνια, η υποκείμενη ιδέα ότι ο υβριδισμός συμβάλλει στην ανάπτυξη των ειδών δεν είναι καθόλου νέα. Οι βιολόγοι γνωρίζουν από τη δεκαετία του 1930 ότι ο υβριδισμός συμβαίνει συχνά στα φυτά (είναι τεκμηριωμένο σε περίπου 25 τοις εκατό των ανθοφόρων φυτών μόνο στο Ηνωμένο Βασίλειο) και παίζει σημαντικό ρόλο στην εξέλιξή τους. Στην πραγματικότητα, ήταν ένα ζευγάρι βοτανολόγων που, το 1938, επινόησαν τη φράση «εισοδευτικός υβριδισμός», ή εισβολή, για να περιγράψουν το μοτίβο του υβριδισμού και της γονιδιακής ροής που είδαν στις μελέτες τους. Φανταστείτε μέλη δύο ειδών - ας τα ονομάσουμε Α και Β - που διασταυρώνονται για να παράγουν 50-50 υβριδικούς απογόνους με ίσα μερίδια γονιδίων από κάθε γονέα. Στη συνέχεια, φανταστείτε αυτά τα υβρίδια να διασταυρώνονται για να αναπαραχθούν με μέλη του είδους Α και υποθέστε ότι οι απόγονοί τους κάνουν το ίδιο. Πολλές γενιές αργότερα, η φύση έχει μείνει με οργανισμούς από το είδος Α των οποίων τα γονιδιώματα έχουν διατηρήσει μερικά γονίδια από το είδος Β. Μελέτες έχουν δείξει ότι αυτή η διαδικασία θα μπορούσε επίσης να δώσει εντελώς νέα φυτικά είδη.

Αλλά τα ζωικά είδη φάνηκαν πιο διακριτικά, τουλάχιστον για λίγο. Οι περισσότεροι ζωολόγοι υποστήριξαν την έννοια του βιολογικού είδους που προτάθηκε το 1942 από τον θρυλικό βιολόγο Ernst Mayr, ο οποίος ήταν ένας από τους αρχιτέκτονες της σύγχρονης σύνθεσης, της εκδοχής της θεωρίας της εξέλιξης που συνδύαζε τη φυσική επιλογή του Δαρβίνου με την επιστήμη της γενετικής. Η έννοια του βιολογικού είδους του Mayr βασίστηκε στην αναπαραγωγική απομόνωση:Ως είδος ορίστηκε ο πληθυσμός που δεν μπορούσε ή δεν αναπαράγεται με άλλους πληθυσμούς. Ακόμη και όταν άρχισαν να εμφανίζονται εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα στη δεκαετία του 1970, πολλοί βιολόγοι θεώρησαν ότι ο υβριδισμός ήταν πολύ σπάνιος για να είναι σημαντικός στα ζώα. «Είχαμε μια απροβλημάτιστη στάση», είπε ο Τζέιμς Μάλετ, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Σήμερα, πρόσθεσε, λέγοντας ότι τέτοιοι υβριδισμοί δεν επηρεάζουν τις ανακατασκευές της εξελικτικής ιστορίας ή «ότι αυτό δεν ήταν χρήσιμο στην προσαρμοστική εξέλιξη — αυτό δεν είναι πλέον ανεκτό».

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα τώρα που τα υπολογιστικά και γονιδιωματικά εργαλεία αποδεικνύουν πόσο παραγωγική είναι η εισβολή — ακόμη και στο δικό μας είδος. Από το 2009, μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι περίπου 50.000 με 60.000 χρόνια πριν, ορισμένοι σύγχρονοι άνθρωποι που εξαπλώθηκαν εκτός Αφρικής διασταυρώθηκαν με τους Νεάντερταλ. Το έκαναν αργότερα και με μια άλλη προγονική ανθρώπινη ομάδα, τους Denisovans. Τα παιδιά και στις δύο περιπτώσεις συνέχισαν να ζευγαρώνουν με άλλους σύγχρονους ανθρώπους, μεταβιβάζοντας τα γονίδια που απέκτησαν σε εμάς. Προς το παρόν, οι ερευνητές εκτιμούν ότι ορισμένοι πληθυσμοί έχουν κληρονομήσει το 1 έως 2 τοις εκατό του DNA τους από τους Νεάντερταλ και έως το 6 τοις εκατό του από τους Ντενίσοβαν - κλάσματα που ανέρχονται σε εκατοντάδες γονίδια.

Το 2012, ο Mallet και οι συνεργάτες του έδειξαν μεγάλη ποσότητα γονιδιακής ροής μεταξύ δύο υβριδοποιούμενων ειδών του Heliconius πεταλούδα. Το επόμενο έτος, προσδιόρισαν ότι περίπου το 40 τοις εκατό των γονιδίων σε ένα είδος προήλθε από το άλλο. Η ομάδα του Mallet εργάζεται τώρα με ένα άλλο ζευγάρι ειδών πεταλούδων που ανταλλάσσουν ακόμη περισσότερα από τα γονίδιά τους:περίπου το 98%, είπε. Μόνο το υπόλοιπο 2 τοις εκατό του γονιδιώματος φέρει τις πληροφορίες που διαχωρίζουν τα είδη και αντικατοπτρίζουν την «αληθινή» εξελικτική τους τροχιά. Παρόμοιο θάμπωμα των γραμμών των ειδών έχει ήδη βρεθεί σε κουνούπια που μεταφέρουν ελονοσία του Anopheles γένος.

Άλλοι τύποι οργανισμών, από ψάρια και πουλιά μέχρι λύκους και πρόβατα, βιώνουν επίσης το μερίδιό τους στην εισβολή. «Τα όρια μεταξύ των ειδών είναι πλέον γνωστό ότι είναι λιγότερο άκαμπτα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως», δήλωσε ο Peter Grant, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, ο οποίος, μαζί με τη βιολόγο (και σύζυγό του) του Πρίνστον, Rosemary Grant, μελετούσαν την εξέλιξη των σπίνων των Γκαλαπάγκος. για δεκαετίες. «Οι φυλογενετικές ανακατασκευές απεικονίζουν μοτίβα που μοιάζουν με δέντρα σαν να υπάρχει ένα σαφές εμπόδιο μεταξύ των ειδών που προκύπτει ακαριαία και δεν παραβιάζεται ποτέ. Αυτό μπορεί να είναι παραπλανητικό."

Ο Άρνολντ συμφώνησε. «Είναι ένας ιστός ζωής», είπε, «παρά ένα απλό διακλαδισμένο δέντρο ζωής». Αυτό σημαίνει επίσης ότι είναι πιο απαραίτητο από ποτέ να εξετάσουμε ολόκληρο το γονιδίωμα, και όχι μόνο επιλεγμένα γονίδια, για να κατανοήσουμε τις εξελικτικές σχέσεις ενός είδους και να δημιουργήσουμε τη σωστή φυλογένεση. Και ακόμη και αυτό μπορεί να μην είναι αρκετό. «Μπορεί κάλλιστα», είπε ο Mallet, «κάποια πραγματικά εξελικτικά μοτίβα να είναι ακόμα εντελώς μη ανακτήσιμα».

Τα ανήσυχα γονίδια κάνουν τον εαυτό τους να αισθάνεται

Οι γονιδιωματικές μελέτες δεν μπορούν να δημιουργήσουν μια πλήρη εικόνα των εισαγωγικών κινήσεων των γονιδίων. Κάθε φορά που ένα είδος κληρονομεί γονίδια από ένα άλλο, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι είτε επιβλαβές, είτε ουδέτερο είτε προσαρμοστικό. Η φυσική επιλογή τείνει να εξαλείφει το πρώτο, αν και μερικά από τα γονίδια που έχουμε κληρονομήσει από τους Νεάντερταλ, για παράδειγμα, μπορεί να εμπλέκονται σε διαταραχές όπως ο διαβήτης, η παχυσαρκία ή η κατάθλιψη. Οι ουδέτερες εισερχόμενες περιοχές παρασύρονται, επομένως είναι δυνατό να παραμείνουν στο γονιδίωμα για πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους χωρίς να έχουν παρατηρήσιμο αποτέλεσμα.

Αλλά είναι οι ευεργετικές εισβολές που γοητεύουν ιδιαίτερα τους ερευνητές. Πάρτε ξανά το DNA του Νεάντερταλ και του Ντενίσοβαν:Αυτά τα γονίδια επέτρεψαν στους ανθρώπους να προσαρμοστούν στο σκληρό περιβάλλον τόπων όπως το οροπέδιο του Θιβέτ, προστατεύοντάς τους από τις βλαβερές συνέπειες των μεγάλων υψομέτρων και του χαμηλού κορεσμού οξυγόνου, που σε μη ντόπιους μπορεί να προκαλέσει εγκεφαλικό επεισόδιο, αποβολή και άλλα ρίσκα υγείας. Οι παραλλαγές από τη διασταύρωση με αρχαϊκούς ανθρώπους έχουν επίσης προσδώσει ανοσία σε ορισμένες λοιμώξεις και έχουν κάνει τη μελάγχρωση του δέρματος και των μαλλιών πιο κατάλληλη για ευρασιατικά κλίματα.

Οι πεταλούδες του Mallet, επίσης, αντικατοπτρίζουν στοιχεία προσαρμοστικού υβριδισμού, ιδιαίτερα με χαρακτηριστικά που εμπλέκονται στη μίμηση και την αποφυγή των αρπακτικών. Οι ερευνητές είχαν παρατηρήσει ότι αν και οι περισσότεροι Heliconius Τα είδη είχαν πολύ αποκλίνοντα χρωματισμό και μοτίβο φτερών, μερικά έφεραν εντυπωσιακή ομοιότητα μεταξύ τους. Οι ερευνητές πίστευαν ότι αυτά τα είδη είχαν συγκλίνει ανεξάρτητα σε αυτά τα χαρακτηριστικά, αλλά αποδεικνύεται ότι αυτό είναι μόνο εν μέρει σωστό. Ο Mallet και άλλοι έχουν διαπιστώσει ότι η εισβολή ήταν επίσης υπεύθυνη. Το ίδιο ισχύει και για τους σπίνους Γκαλαπάγκος:Κομμάτια του γονιδιώματός τους που ελέγχουν χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος και το σχήμα του ράμφους κοινοποιήθηκαν μέσω υβριδισμού. Για άλλη μια φορά, η παράλληλη εξέλιξη δεν μπορεί να εξηγήσει τα πάντα.

Για να συμβούν αυτά τα αποτελέσματα, ο ρυθμός υβριδισμού μπορεί να είναι — και πιθανότατα είναι — πολύ μικρός. Για τις σχεδόν εξ ολοκλήρου υβριδοποιημένες πεταλούδες του Mallet, «η περιστασιακή ροή ενός υβριδικού ζευγαρώματος κάθε 1.000 κανονικά ζευγαρώματα είναι επαρκής για την πλήρη ομογενοποίηση των γονιδίων μεταξύ των ειδών», είπε. "Αυτό είναι αρκετά συναρπαστικό."

Καθώς αυτά τα πρότυπα εισβολής έχουν γίνει ολοένα και πιο κυρίαρχα στην επιστημονική βιβλιογραφία, οι ερευνητές έχουν βάλει στόχο να αποκαλύψουν τις εξελικτικές τους συνέπειες. Αυτά υπερβαίνουν το γεγονός ότι η ειδογένεση τείνει να είναι μια πολύ πιο σταδιακή διαδικασία από ό,τι φαίνεται συχνά. "Η διαφοροποίηση, η προσαρμογή και η προσαρμοστική εξέλιξη φαίνεται πραγματικά να οδηγούνται αρκετά συχνά από γονίδια που κινούνται γύρω", είπε ο Arnold.

Η έρευνα που έγινε από τον Eizirik και την ομάδα του είναι μια πειστική υπόθεση για αυτό. Περίπου τη στιγμή που συνέβησαν οι γονιδιακές εισβολές που ανέλυσαν, οι πληθυσμοί και των πέντε Πάνθηρα τα είδη εκτιμάται ότι έχουν μειωθεί, πιθανότατα λόγω των κλιματικών αλλαγών. Όσο μικρότερος είναι ένας πληθυσμός, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα να επικολληθεί μια επιβλαβής μετάλλαξη στο γονιδίωμά του. Ίσως η ροή γονιδίων που βρέθηκε μεταξύ των διαφορετικών ειδών, τότε, να τα έσωσε από την εξαφάνιση, παρέχοντας προσαρμοστικές μεταλλάξεις και «μπαλώνοντας» τις επιβλαβείς. "Αυτό το είδος έγχυσης γενετικών μεταλλάξεων είναι τόσο μεγάλο που μπορεί να προκαλέσει πραγματικά ταχεία εξέλιξη", είπε ο Arnold.

Και η διαδικασία δεν τελειώνει με την επιτάχυνση της εξέλιξης σε ένα μόνο είδος. Η προσαρμοστική εισβολή μπορεί με τη σειρά της να συμβάλει σημαντικά στην προσαρμοστική ακτινοβολία, μια διαδικασία με την οποία ένα είδος διαφοροποιείται γρήγορα σε μια μεγάλη ποικιλία τύπων, οι οποίοι στη συνέχεια σχηματίζουν νέες γενεές που συνεχίζουν να προσαρμόζονται ανεξάρτητα. Η περίπτωση του σχολικού βιβλίου βρίσκεται στις μεγάλες λίμνες της Ανατολικής Αφρικής, οι οποίες φιλοξενούν εκατοντάδες εκατοντάδες είδη κιχλίδων, ένα είδος ψαριού που διαφοροποιήθηκε σε εκρηκτικές εκρήξεις (στην εξελικτική κλίμακα) από κοινούς προγόνους, σε μεγάλο βαθμό ως απάντηση στις κλιματικές και τεκτονικές αλλαγές στο περιβάλλον τους. Σήμερα, οι κιχλίδες ποικίλλουν ευρέως ως προς τη μορφή, τη συμπεριφορά και την οικολογία — σε μεγάλο βαθμό χάρη στον εισαγωγικό υβριδισμό.

Οι βιολόγοι θα χρειαστούν πολλά ακόμη χρόνια για να κατανοήσουν την πλήρη σημασία του υβριδισμού στην εξέλιξη. Για παράδειγμα, ο Άρνολντ θέλει να δει περαιτέρω έρευνες όπως αυτές που έχουν γίνει στους σπίνους στα Γκαλαπάγκος και στους λύκους του Εθνικού Πάρκου Yellowstone:αναλύσεις συμπεριφοράς, μεταβολισμού και άλλες που θα αποκαλύψουν πόσο η εισβολή είναι προσαρμοστική και πόσο επιβλαβής ή ουδέτερη — καθώς και εάν η προσαρμοστική εισβολή επηρεάζει μόνο συγκεκριμένα είδη γονιδίων ή εάν δρα με πιο διαδεδομένο τρόπο.

Δυστυχώς, για τους οικολόγους και άλλους που αντιμετωπίζουν προβλήματα με τη διαχείριση της ποικιλίας των απειλούμενων ειδών, η απουσία ικανοποιητικών απαντήσεων δημιουργεί πιο άμεσα προβλήματα. Συχνά πρέπει να σταθμίζουν την αξία της προστασίας των πληθυσμών άγριων υβριδίων έναντι της ζημιάς που μπορούν να κάνουν τα υβρίδια στα καθιερωμένα είδη, συμπεριλαμβανομένων αυτών από τα οποία προέκυψαν.

Η αβέβαιη διατήρηση των υβριδίων

Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα:Στη δεκαετία του 1950, ένα ζευγάρι αντιπροσώπων δολωμάτων της Καλιφόρνια από την κοιλάδα Salinas, επιδιώκοντας να επεκτείνουν τις δραστηριότητές τους, επιβιβάστηκαν σε ένα φορτηγό και πήγαν στο κέντρο του Τέξας και στο Νέο Μεξικό. Έφεραν πίσω απαγορευμένες σαλαμάνδρες τίγρης, οι οποίες θα μπορούσαν να αυξηθούν σε υπερδιπλάσιο μέγεθος από την εγγενή σαλαμάνδρα τίγρης της Καλιφόρνια. Το νέο είδος αποδείχθηκε γρήγορα καλό για τους ντόπιους ψαράδες αλλά κακό για το τοπικό οικοσύστημα:Οι εισαγόμενες σαλαμάνδρες ζευγαρώθηκαν με τους ντόπιους, δημιουργώντας μια υβριδική φυλή που θα μπορούσε να ξεπεράσει το μητρικό της είδος. Σύντομα η σαλαμάνδρα τίγρη της Καλιφόρνια κινδύνευσε να εξαφανιστεί εντελώς και παραμένει ένα απειλούμενο είδος σήμερα.

Τέτοια παραδείγματα δείχνουν γιατί τα υβρίδια έχουν γενικά αποκλειστεί από την προστασία από τους οικολόγους:Τα υβρίδια πιστεύεται ότι υποβαθμίζουν τις δεξαμενές γονιδίων των μητρικών γενεών τους και αποτελούν απειλή για τη βιοποικιλότητα. Αυτός ο αποκλεισμός φαίνεται ιδιαίτερα έγκυρος όταν η διασταύρωση προκαλείται από ανθρώπινες ενέργειες, όπως συνέβη με την τίγρη σαλαμάνδρα της Καλιφόρνια και, σε πιο πρόσφατες ειδήσεις, το λεοντόψαρο που καταστρέφει την Καραϊβική. «Σε ένα πλαίσιο διατήρησης, ο υβριδισμός θεωρείται συνήθως ως αρνητικός απλώς και μόνο επειδή το μάντρα της βιολογίας διατήρησης είναι να προστατεύει τα είδη και τις γενεαλογίες καθώς εξελίσσονται, στο τοπίο στο οποίο εξελίχθηκαν», δήλωσε ο Μπράντλεϊ Σάφερ, βιολόγος διατήρησης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. Λος Άντζελες. Εισαγάγετε ξένα είδη από διαφορετικό μέρος του κόσμου και οι συνέπειες μπορεί να είναι καταστροφικές ακόμα κι αν η γενεαλογία του χωροκατακτητικού είδους καταποθεί από υβρίδια.

Αλλά η πλήρης αποτροπή του υβριδισμού μπορεί επίσης να έχει αρνητικές επιπτώσεις. Όπως έδειξε η δουλειά που γίνεται από τους Mallet, Arnold, Eizirik και τους Grants (μεταξύ άλλων), όταν η διασταύρωση μεταξύ γεωγραφικά γειτονικών ειδών συμβαίνει φυσικά, μπορεί να βοηθήσει τα είδη να προσαρμοστούν σε νέες απειλές. «Όταν [ο υβριδισμός είναι] μια δημιουργική εξελικτική δύναμη, οι πολιτικές διατήρησης που διατηρούν αυτή τη διαδικασία είναι σημαντικές και πρέπει να έρθουν στο προσκήνιο», είπε ο Shaffer.

Έτσι, παρόλο που ο υβριδισμός δεν πρέπει να εισαχθεί τεχνητά σε απειλούμενους ή απειλούμενους πληθυσμούς, δεν θα πρέπει απαραίτητα να αποτραπεί όταν συμβαίνει από μόνος του. Και το να είσαι υβρίδιο δεν θα πρέπει να αποκλείει την προστασία βάσει των νόμων για τη διατήρηση, σύμφωνα με τον Mallet και άλλους ερευνητές που βλέπουν τον υβριδισμό ως φυσικό και εξελικτικά σημαντικό. "Εάν αποτρέπετε συνεχώς τον υβριδισμό, αυτό θα μπορούσε να είναι πρόβλημα", είπε ο Mallet.

Πολλοί ειδικοί πιστεύουν επομένως ότι ο νόμος για τα απειλούμενα είδη και η άλλη νομοθεσία είναι ξεπερασμένες και χρήζουν αναθεώρησης. «Θέλω να βοηθήσω να μεταφέρουμε τις συζητήσεις μας για τη διατήρηση στη γονιδιωματική εποχή, όπου ο [υβριδισμός] είναι πλέον πολύ πιο διαδεδομένος από όσο πιστεύαμε ή φανταστήκαμε ποτέ», δήλωσε η Bridgett vonHoldt, εξελικτική βιολόγος στο Πρίνστον. "Οι πολιτικές μας πρέπει να είναι πιο ευέλικτες και χωρίς αποκλεισμούς."

Δείτε τα διάφορα είδη λύκων που περιφέρονται στη Βόρεια Αμερική. Οι γκρίζοι λύκοι, οι μεξικανοί λύκοι, οι κόκκινοι λύκοι και οι ανατολικοί λύκοι, όλοι υπό εξαφάνιση, αντιμετωπίζονταν κάποτε ως ξεχωριστά είδη. Πρόσφατα γονιδιωματικά στοιχεία, ωστόσο, δείχνουν την πιθανότητα ότι οι κόκκινοι και οι ανατολικοί λύκοι είναι στην πραγματικότητα υβρίδια γκρίζων λύκων και κογιότ. Δεδομένης της σκοτεινής περιοχής που καταλαμβάνουν τα υβρίδια όσον αφορά την πολιτική διατήρησης, αυτό το εύρημα έθεσε υπό αμφισβήτηση την προστατευόμενη κατάστασή τους και δυσκόλεψε την κατανόηση των βιολόγων για τον οικολογικό τους ρόλο στην εξελικτική ιστορία των γκρίζων λύκων.

Ο καθορισμός της βέλτιστης πορείας δράσης για τη διατήρηση, όταν τόσοι πολλοί παράγοντες είναι άγνωστοι ή ασαφείς είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο και αυτό που οι ειδικοί δεν έχουν ακόμη επιλύσει. Οι αποχρώσεις στο περιβάλλον και η γονιδιωματική ιστορία ενός δεδομένου υβριδικού είδους, σύμφωνα με τον Shaffer, απαιτούν αποχρώσεις στον τρόπο προσέγγισης της διατήρησής τους.

«Είναι μια πράξη εξισορρόπησης», είπε ο Mallet.