Правило Халдана - Википедия - Haldanes rule

Не путать с Принцип холдейна.
У людей, за исключением интерсекс-состояний, вызывающих анеуплоидия и другие необычные состояния, именно мужчина гетерогаметный, с XY половыми хромосомами.

Правило холдейна наблюдение о ранней стадии видообразование, сформулированный в 1922 г. эволюционный биолог J.B.S. Холдейн, в котором говорится, что если в разновидность гибридный только один пол является незаметным или стерильный, этот секс, скорее всего, будет гетерогаметный секс. Гетерогаметный пол - это пол с двумя разными половые хромосомы; в терианские млекопитающие,[а] например, это самец.[2]

Обзор

Сам Холдейн описал это правило так:

Когда в F1 потомство двух разных рас животных одного пола отсутствует, редко или бесплодно, этот пол является гетерозиготным полом (гетерогаметный пол).[3]

Правило Холдейна применимо к подавляющему большинству гетерогаметных организмов. Это включает в себя случай, когда два вида вступают в вторичный контакт в области сочувствие и образуют гибриды после аллопатрическое видообразование произошло.

Правило включает как мужские гетерогаметные (XY или же Определение пола по типу XO, например, найденный в млекопитающие и Дрозофила плодовые мушки) и женские гетерогаметные (Определение пола по типу ZW, как найдено в птицы и бабочки ), и немного раздельнополый такие растения как Campions.[4]

Гибридная дисфункция (бесплодие и незащищенность) - основная форма пост-зиготический репродуктивная изоляция, возникающая на ранних стадиях видообразования. Эволюция может создать аналогичный образец изоляции у огромного множества различных организмов. Однако фактические механизмы, приводящие к правилу Холдейна в различных таксонах, остаются в значительной степени неопределенными.

Гипотезы

Было выдвинуто множество различных гипотез, касающихся эволюционных механизмов, приводящих к правилу Холдейна. В настоящее время наиболее популярным объяснением правила Холдейна является составная гипотеза, которая делит правило Холдейна на несколько подразделов, включая бесплодие, неприкосновенность, мужскую гетерогаметность и женскую гетерогаметность. Составная гипотеза утверждает, что правило Холдейна в разных подразделениях имеет разные причины. Отдельные генетические механизмы не могут быть взаимоисключающими, и эти механизмы могут действовать вместе, вызывая правило Холдейна в любом данном подразделении.[5][6] В отличие от этих взглядов, которые подчеркивают генетические механизмы, другая точка зрения предполагает, что динамика популяции во время дивергенции популяции может вызвать правило Холдейна.[7]

Основные генетические гипотезы:

  • Доминирование: на гетерогаметные гибриды влияют все Х-сцепленные аллели (рецессивные или доминантные), вызывая несовместимость из-за объединения расходящихся аллелей. Однако на гомогаметные гибриды влияют только доминантные вредные Х-сцепленные аллели. Гетерогаметные гибриды, несущие только единственную копию данного Х-связанный ген, будут затронуты мутации независимо от доминирования. Таким образом, X-сцепленная несовместимость между расходящимися популяциями с большей вероятностью будет выражаться в гетерогаметном поле, чем в гомогаметном.
  • «Более быстрый самец»: считается, что мужские гены развиваются быстрее из-за половой отбор.[6] В результате мужское бесплодие становится более очевидным у мужских гетерогаметных таксонов (определение пола XY). Эта гипотеза противоречит правилу Холдейна в отношении гомогаметных таксонов самцов, в которых самки более подвержены гибридной неполноценности. Следовательно, согласно комбинированной теории, это применимо только к мужскому бесплодию в таксонах с определением пола XY.
  • Мейотический драйв: В гибридных популяциях эгоистичные генетические элементы инактивируют сперматозоиды (т. Е .: X-связанный движущий фактор инактивирует Y-несущие сперматозоиды, и наоборот).
  • «Более быстрый X»: гены на гемизиготных хромосомах могут эволюционировать быстрее за счет усиления отбора по возможным рецессивным аллелям, вызывая больший эффект репродуктивной изоляции.[8]
  • Дифференциальный отбор: гибридная несовместимость, влияющая на гетерогаметный пол и гомогаметный пол, являются принципиально разными изолирующими механизмами, которые делают гетерогаметную неполноценность (бесплодие / неспособность) более заметной или сохраненной в природе.[7]

Данные из нескольких филогенетических групп подтверждают сочетание теории доминирования и более быстрой Х-хромосомы.[9] Однако недавно утверждалось, что теория доминирования не может объяснить правило Холдейна у сумчатых животных, поскольку оба пола испытывают одинаковую несовместимость из-за отцовской принадлежности. X-инактивация у самок.[10]

Гипотеза доминирования является ядром комбинированной теории, и во многих случаях было продемонстрировано, что эффекты рецессивного / доминирующего X-сцепления вызывают гибридную несовместимость. Есть также подтверждающие доказательства гипотезы о более быстром мужском и мейотическом влечении. Например, значительное сокращение потока генов, обусловленных самцами, наблюдается у Азиатские слоны, что свидетельствует о более быстрой эволюции мужских черт.[11]

Хотя изначально правило было сформулировано в контексте диплоид организмы с хромосомными определение пола, недавно утверждалось, что его можно распространить на определенные виды, не имеющие хромосомного определения пола, такие как гаплодиплоиды[12] и гермафродиты.[9]

Исключения

Существуют заметные исключения из правила Холдейна, когда гомогаметный пол оказывается нежизнеспособным, в то время как гетерогаметный пол жизнеспособен и плодороден. Это видно в Дрозофила плодовые мошки.[13][14]

Примечания

  1. ^ В отличие от других млекопитающих, монотремы иметь более двух разных половые хромосомы: The утконос имеет пять пар. Короткоклювые ехидны четыре пары плюс одна женская хромосома.[1]

Рекомендации

  1. ^ Deakin, J.E .; Graves, J.A.M .; Ренс, В. (2012). «Эволюция сумчатых и монотремных хромосом». Цитогенетические и геномные исследования. 137 (2–4): 113–129. Дои:10.1159/000339433. PMID  22777195.
  2. ^ Турелли, М .; Орр, Х.А. (Май 1995 г.). «Теория господства при правлении Холдейна». Генетика. 140 (1): 389–402. ЧВК  1206564. PMID  7635302.
  3. ^ Холдейн, J.B.S. (1922). «Соотношение полов и однополое бесплодие у гибридных животных». J. Genet. 12 (2): 101–109. Дои:10.1007 / BF02983075. S2CID  32459333.
  4. ^ Братья, Аманда Н .; Дельф, Линда Ф. (2010). «Правило Холдейна распространяется на растения с половыми хромосомами». Эволюция. 64 (12): 3643–3648. Дои:10.1111 / j.1558-5646.2010.01095.x. PMID  20681984. S2CID  27145478.
  5. ^ Орр, Х.А. (1993). «Правило Холдейна имеет несколько генетических причин». Природа. 361 (6412): 532–533. Bibcode:1993Натура.361..532O. Дои:10.1038 / 361532a0. PMID  8429905. S2CID  4304828.
  6. ^ а б Wu, C.-I .; Дэвис, А. В. (1993). «Эволюция репродуктивной изоляции после спаривания: составная природа правила Холдейна и его генетические основы». Американский натуралист. 142 (22): 187–212. Дои:10.1086/285534. JSTOR  2462812. PMID  19425975.
  7. ^ а б Ван, Р. (2003). «Различная сила предвзятой по полу гибридной неполноценности в препятствовании потоку генов может быть причиной правила Холдейна». Журнал эволюционной биологии. 16 (2): 353–361. Дои:10.1046 / j.1420-9101.2003.00528.x. PMID  14635874. S2CID  7127922.
  8. ^ Charlesworth, B .; Coyne, J.A .; Бартон, Н.Х. (1987). «Относительные скорости эволюции половых хромосом и аутосом». Американский натуралист. 130 (1): 113–146. Дои:10.1086/284701. JSTOR  2461884.
  9. ^ а б Schilthuizen, M .; Giesbers, M.C .; Beukeboom, L.W. (2011). «Правление Холдейна в 21 веке». Наследственность. 107 (2): 95–102. Дои:10.1038 / hdy.2010.170. ЧВК  3178397. PMID  21224879.
  10. ^ Watson, E .; Демут, Дж. (2012). «Правило Холдейна у сумчатых: что происходит, когда оба пола функционально гемизиготны?». Журнал наследственности. 103 (3): 453–458. Дои:10.1093 / jhered / esr154. ЧВК  3331990. PMID  22378959.
  11. ^ Fickel, J .; Lieckfeldt, D .; Ratanakorn, P .; Питра, К. (2007). «Распределение гаплотипов и микросателлитных аллелей среди азиатских слонов (Elephas maximus) в Тайланде". Европейский журнал исследований дикой природы. 53 (4): 298–303. Дои:10.1007 / s10344-007-0099-х. S2CID  25507884.
  12. ^ Коевец, Т .; Beukeboom, L. W. (2009). «Генетика постзиготической изоляции и правило Холдейна у гаплодиплоидов». Наследственность. 102 (1): 16–23. Дои:10.1038 / hdy.2008.44. PMID  18523445.
  13. ^ Савамура, К. (1996). «Материнский эффект как причина исключения из правила Холдейна». Генетика. 143 (1): 609–611. ЧВК  1207293. PMID  8722809.
  14. ^ Ферри, Патрик М .; Барбаш, Дэниел А. (2009). Нур, Мохамед А.Ф. (ред.). «Видоспецифический гетерохроматин предотвращает сегрегацию митотических хромосом, что приводит к гибели гибридов в Дрозофила". PLOS Биология. 7 (10): e1000234. Дои:10.1371 / journal.pbio.1000234. ЧВК  2760206. PMID  19859525.

дальнейшее чтение