Интрогрессия , также известная как интрогрессивная гибридизация , в генетике является передачей генетического материала от одного вида в генофонд другого пути повторного обратного скрещивания в качестве межвидового гибрида с одним из его родительских видов. Интрогрессия - это длительный процесс, даже если он искусственный; может потребоваться много поколений гибридов, прежде чем произойдет значительное обратное скрещивание. Этот процесс отличается от большинства форм потока генов тем, что он происходит между двумя популяциями разных видов, а не между двумя популяциями одного и того же вида.
Интрогрессия также отличается от простой гибридизации . Простая гибридизация приводит к относительно равномерной смеси; частоты генов и аллелей в первом поколении будут однородным сочетанием двух родительских видов, как это наблюдается у мулов . С другой стороны, интрогрессия приводит к сложной, очень вариабельной смеси генов и может включать только минимальный процент донорского генома.
Определение
Интрогрессия или интрогрессивная гибридизация - это включение (обычно посредством гибридизации и обратного скрещивания) новых генов и / или аллелей из одного таксона в генофонд другого , отдельного таксона. [1] [2] [3] [4] Эта интрогрессия считается «адаптивной», если генетический перенос приводит к общему увеличению приспособленности таксона-реципиента. [5]
События древней интрогрессии могут оставлять следы вымерших видов в современных геномах - явление, известное как интрогрессия призраков . [6]
Источник вариации
Интрогрессия является важным источником генетической изменчивости в естественных популяциях и может способствовать адаптации и даже адаптивному излучению . [7] Это может произойти в гибридных зонах из-за случайности, выбора или движения гибридной зоны. [8] Есть свидетельства того, что интрогрессия является повсеместным явлением у растений и животных, [9] [10] включая людей [11], у которых она, возможно, привела к аллелю D микроцефалина . [12]
Было высказано предположение, что исторически интрогрессия с дикими животными вносит большой вклад в широкий диапазон разнообразия, обнаруживаемого у домашних животных, а не множественные независимые случаи одомашнивания. [13]
Было также показано, что интрогрессивная гибридизация играет важную роль в эволюции одомашненных видов сельскохозяйственных культур, возможно, обеспечивая гены, которые помогают в их распространении в различных средах. Геномное исследование Центра геномики и системной биологии Нью-Йоркского университета в Абу-Даби показало, что одомашненные сорта финиковой пальмы из Северной Африки демонстрируют интрогрессивную гибридизацию от 5 до 18% генома дикой критской пальмы Phoenix theophrasti с финиковой пальмой Ближнего Востока P. dactylifera. Этот процесс также похож на эволюцию яблок путем гибридизации среднеазиатских яблок с европейскими яблонями. [14] Также было показано, что рис индики возник, когда китайский рис японика прибыл в Индию около 4500 лет назад и гибридизировался с не одомашненными прото-индикой или диким O. nivara, и передал ключевые гены одомашнивания из японики в индику. [15]
Примеры
Люди
Имеются убедительные доказательства интрогрессии генов неандертальцев [16] и генов денисовцев [17] в части генофонда современного человека (см. Больше в примеси архаического человека и современного человека ).
Бабочки
Один важный пример интрогрессии наблюдался при изучении мимикрии у бабочек рода Heliconius . [18] Этот род включает 43 вида и множество рас с разной окраской. Конгенеры, показывающие перекрывающееся распределение, показывают похожие цветовые узоры. Подвиды H. melpomene amaryllis и H. melpomene timareta ssp. ноя перекрытие в распределении.
Используя тест ABBA / BABA , некоторые исследователи обнаружили, что между парой подвидов существует от 2% до 5% интрогрессии. Важно отметить, что интрогрессия не случайна. Исследователи увидели значительную интрогрессию в хромосомах 15 и 18, где обнаружены важные локусы мимикрии (локусы B / D и N / Yb). Они сравнили оба подвида с H. melpomene agalope , который является подвидом рядом с H. melpomene amaryllis на деревьях полного генома. Результатом анализа явилось отсутствие связи между этими двумя видами и агалопом H. melpomene в локусах B / D и N / Yb. Более того, они провели такой же анализ с двумя другими видами с перекрывающимся распределением, H. timareta florencia и H. melpomene agalope . Они продемонстрировали интрогрессию между двумя таксонами, особенно в локусах B / D и N / Yb.
Наконец, они завершили свои эксперименты филогенетическим анализом с раздвижным окном, оценивая различные филогенетические деревья в зависимости от различных регионов локусов. Когда локус важен в выражении цветового узора, между видами существует тесная филогенетическая связь. Когда локус не важен в экспрессии цветового рисунка, два вида филогенетически далеки, потому что в таких локусах нет интрогрессии.
Домашние виды
Интрогрессия может оказывать значительное влияние на человеческие популяции посредством гибридизации, например, между дикими и домашними популяциями животных. Сюда входят домашние животные, такие как кошки [19] или собаки . [20]
Растения
Интрогрессия наблюдалась у нескольких видов растений. Например, вид ириса из южной Луизианы был изучен Арнольдом и Беннеттом (1993) в отношении повышенной приспособленности гибридных вариантов. [21] [22]
Рыбы
Espinasa et al. обнаружили, что интрогрессия между обитающими на поверхности членами Astroblepus и трогломорфным видом Astroblepus pholeter привела к развитию у потомства ранее утраченных черт, таких как отдельные глаза и зрительные нервы. [23]
Линия интрогрессии
Интрогрессии линия (IL) , представляет собой культуры вида , который содержит генетический материал , полученный из искусственно дикого относительного населения путем многократного обратного скрещивания. Примером коллекции IL (называемой библиотекой IL ) является использование сегментов хромосом из Solanum pennellii (дикий сорт томата ), который был интрогрессирован в Solanum lycopersicum (сорт культурных томатов). Линии IL-библиотеки обычно покрывают полный геном донора. Линии интрогрессии позволяют изучать локусы количественных признаков , а также создавать новые разновидности путем введения экзотических признаков . [24]
Lineage Fusion
Слияние линий - это крайний вариант интрогрессии, которая возникает в результате слияния двух таксономически различных видов или популяций. В конечном итоге это приводит к появлению единой популяции, которая вытесняет или заменяет родительский вид в регионе. [25] Некоторое слияние линий происходит вскоре после того, как два таксона расходятся или видоизменяются, особенно если существует несколько репродуктивных барьеров между линиями. [26] Строго говоря, не обязательно, чтобы две линии были тесно связаны между собой, а скорее имели способность производить жизнеспособное потомство.
Смотрите также
- Химера (генетика)
- Генная инженерия
- Генетическая эрозия
- Генетическое загрязнение
- Трансген
- Трансгенное растение
Рекомендации
- ^ Андерсон, Эдгар; Хубрихт, Лесли (1938). «Гибридизация традесканции. III. Доказательства интрогрессивной гибридизации» . Американский журнал ботаники . 25 (6): 396. DOI : 10,2307 / 2436413 . JSTOR 2436413 .
- ^ Андерсон E, 1949. Интрогрессивная гибридизация. Нью-Йорк: Wiley & Sons
- Перейти ↑ Harrison, R (2014). «Гибридизация, интрогрессия и природа видовых границ». Журнал наследственности . 105 : 795–809. DOI : 10.1093 / jhered / esu033. PMID 25149255.
- ^ Оттенбургс, Дженте; Краус, Роберт HS; ван Хоофт, Пим; van Wieren, Sipke E .; Ydenberg, Ronald C .; Принс, Герберт HT (2017). «Птичья интрогрессия в эпоху генома» . Avian Research . 8 (1): 30. DOI : 10.1186 / s40657-017-0088-z . ISSN 2053-7166 .
- ^ Суарес-Гонсалес, Адриана; Лексер, Кристиан; Кронк, Квентин CB (31.03.2018). «Адаптивная интрогрессия: взгляд на растение» . Письма о биологии . 14 (3): 20170688. DOI : 10.1098 / rsbl.2017.0688 . PMC 5897607 . PMID 29540564 .
- ^ Jente Ottenburghs (2020) Призрак Интрогрессия: Spooky Gene Flow в далеком прошлом. BioEssays . https://doi.org/10.1002/bies.202000012
- ^ Грант PR, Грант BR, Петрен К. (2005). «Гибридизация в недавнем прошлом». Американский натуралист . 166 (1): 56–67. DOI : 10.1086 / 430331 . PMID 15937789 . S2CID 23841467 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Ричард Баггс (2007). «Эмпирическое исследование движения гибридной зоны» . Наследственность . 99 (3): 301–312. DOI : 10.1038 / sj.hdy.6800997 . PMID 17611495 .
- ^ Доулинг TE; Секор CL (1997). «Роль гибридизации и интрогрессии в разнообразии животных» . Ежегодный обзор экологии и систематики . 28 : 593–619. DOI : 10.1146 / annurev.ecolsys.28.1.593 . S2CID 52367016 .
- ^ Буллини Л (1994). «Происхождение и эволюция гибридных видов животных». Тенденции в экологии и эволюции . 9 (11): 422–426. DOI : 10.1016 / 0169-5347 (94) 90124-4 . PMID 21236911 .
- ^ Холлидей Т.В. (2003). «Видовые концепции, сеточки и эволюция человека». Современная антропология . 44 (5): 653–673. DOI : 10,1086 / 377663 . S2CID 85569586 .
- ^ Evans, Pd; Мекель-Бобров, Н; Валлендер, Эй; Hudson, Rr; Lahn, Bt (ноябрь 2006 г.). «Доказательства того, что адаптивный аллель гена размера мозга микроцефалина интрогрессирован в Homo sapiens из архаической линии Homo» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (48): 18178–83. Bibcode : 2006PNAS..10318178E . DOI : 10.1073 / pnas.0606966103 . ISSN 0027-8424 . PMC 1635020 . PMID 17090677 .
- ^ Блауштайн, Р. (2015). «Раскрытие тайн одомашнивания животных» . Биология . 65 : 7–13. DOI : 10.1093 / Biosci / biu201 .
- ^ Цветы, Джонатан; и другие. (2019). «Межвидовая гибридизация и происхождение североафриканских финиковых пальм» . Труды Национальной академии наук США . 116 (5): 1651–1658. DOI : 10.1073 / pnas.1817453116 . PMC 6358688 . PMID 30642962 .
- ^ Чой, Джэ; и другие. (2017). «Парадокс риса: множественное происхождение, но единственное приручение азиатского риса» . Молекулярная биология и эволюция . 34 (4): 969–979. DOI : 10.1093 / molbev / msx049 . PMC 5400379 . PMID 28087768 .
- ^ Уиллс, Кристофер (2011). Генетические и фенотипические последствия интрогрессии между людьми и неандертальцами . Успехи в генетике. 76 . С. 27–54. DOI : 10.1016 / B978-0-12-386481-9.00002-X . ISBN 9780123864819. PMID 22099691 .
- ^ Уэрта-Санчес, Эмилия; Цзинь, Синь; Асан; Бианба, Чжуома; Питер, Бенджамин М .; Винкенбош, Николас; Лян Юй; Йи, Синь; Он, Мингзе; Сомель, Мехмет; Ни, Пэйсян; Ван, Бо; Оу, Сяохуа; Хуасанг; Луосан, Цзянбай; Цуо, Чжа Си Пин; Ли, Куи; Гао, Гойи; Инь, Е; Ван, Вэй; Чжан, Сюцин; Сюй, Сюнь; Ян, Хуаньминь; Ли, Инжруй; Ван, Цзянь; Ван, Цзюнь; Нильсен, Расмус (2014). «Высотная адаптация тибетцев, вызванная интрогрессией денисовской ДНК» . Природа . 512 (7513): 194–197. Bibcode : 2014Natur.512..194H . DOI : 10,1038 / природа13408 . PMC 4134395 . PMID 25043035 .
- ^ Консорциум Heliconius Genome (2012). «Геном бабочки показывает беспорядочный обмен мимикрическими адаптациями между видами» . Природа . 487 (7405): 94–98. Bibcode : 2012Natur.487 ... 94T . DOI : 10.1038 / nature11041 . PMC 3398145 . PMID 22722851 .
- ^ Обзор научных статей об интрогрессии генов между дикими и домашними кошками
- ^ Обзор и ссылка на научные статьи об интрогрессии генов собак в популяциях диких собак.
- Перейти ↑ Arnold, ML & Bennett, BD (1993). Естественная гибридизация ирисов Луизианы: генетическая изменчивость и экологические детерминанты. В: Харрисон, изд. (1993). Гибридные зоны и эволюционный процесс , стр. 115–139. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-506917-4
- ^ Арнольд, Майкл Л. (1994). «Естественная гибридизация и луизианские ирисы» . Биология . 44 (3): 141–147. DOI : 10.2307 / 1312250 . ISSN 0006-3568 . JSTOR 1312250 .
- ^ Эспинаса, Луис; Робинсон, Дженна; Соарес, Дафна; Hoese, Джеффри; Тулкеридис, Теофилос; Iii, Рикард Туми (2018-08-15). «Трогломорфные особенности Astroblepus pholeter, пещерной рыбы из Эквадора и возможная интрогрессивная гибридизация» . Подземная биология . 27 : 17–29. DOI : 10,3897 / subtbiol.27.27098 . ISSN 1314-2615 .
- ^ Эшед, Y (1995) Популяция линии интрогрессии Lycopersicon pennellii в культивируемых помидорах позволяет идентифицировать и точное картирование QTL, связанного с урожайностью
- ^ Гаррик, Райан С .; Banusiewicz, John D .; Берджесс, Стефани; Хисени, Чаз; Симула, Ребекка Э. (2019). «Расширение филогеографии для учета слияния линий» . Журнал биогеографии . 46 (2): 268–278. DOI : 10.1111 / jbi.13503 .
- ^ Гаррик, Райан С .; Бенавидес, Эдгар; Расселло, Майкл А .; Хисени, Чаз; Эдвардс, Даниэль Л .; Гиббс, Джеймс П .; Тапиа, Вашингтон; Чиофи, Клаудио; Какконе, Адалгиса (2014). "Линия слияния гигантских черепах Галапагосских островов" . Молекулярная экология . 23 (21): 5276–5290. DOI : 10.1111 / mec.12919 . PMID 25223395 . S2CID 36180329 .
дальнейшее чтение
- Арнольд, ML (2007). Эволюция через генетический обмен . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-922903-1.
- Андерсон, Э. (1949). Интрогрессивная гибридизация . Нью-Йорк: Вили.
- Декобер, О. (2017). Complément à l'inventaire des Carabini du Midi toulousain (Coleoptera, Carabidae) - Carnets natures, 2017, vol. 4: 33-38 (ISSN 2427-6111) https://carnetsnatures.fr/volume4/carabidae-decobert.pdf
- Эяль Фридман; и другие. (2004). «Увеличение количественного признака урожайности томатов с помощью межвидовых интрогрессий». Наука . 305 (5691): 1786–1798. Bibcode : 2004Sci ... 305.1786F . DOI : 10.1126 / science.1101666 . PMID 15375271 . S2CID 24142071 .
- Ризеберг, LH; Вендел, Дж. Ф. (1993). «Интрогрессия и ее последствия у растений». В Харрисон, Р.Г. (ред.). Гибридные зоны и эволюционный процесс . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 70–109. ISBN 978-0-19-506917-4.
- Martinsen GD; Whitham RJ Turek; Кейм П. (2001). «Гибридные популяции выборочно фильтруют интрогрессию генов между видами». Эволюция . 55 (7): 1325–1335. DOI : 10.1554 / 0014-3820 (2001) 055 [1325: hpsfgi] 2.0.co; 2 . PMID 11525457 .
- Уитни, К.Д., Ахерн-младший, Кэмпбелл Л.Г., Альберт Л.П., Кинг М.С. (2010). «Закономерности гибридизации у растений» (PDF) . Перспективы экологии, эволюции и систематики растений . 12 (3): 175–182. DOI : 10.1016 / j.ppees.2010.02.002 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )(«Запрещено» - Нет доступа 06.04.2015) Альтернативная ссылка: закономерности гибридизации в растениях