Интрогрессия - Introgression

Интрогрессия, также известный как интрогрессивная гибридизация, в генетика это движение из ген из одного вида в Генофонд другого повторным обратное скрещивание из межвидовой гибрид с одним из его родительских видов. Целенаправленная интрогрессия - это длительный процесс; может потребоваться много поколений гибридов, прежде чем произойдет обратное скрещивание.

Интрогрессия отличается от простой гибридизации. Интрогрессия приводит к сложной смеси родительских генов, в то время как простая гибридизация приводит к более однородной смеси, которая в первом поколении будет равномерной смесью двух родительских видов.

Определение

Интрогрессия или интрогрессия гибридизация представляет собой включение (обычно посредством гибридизации и обратного скрещивания) аллелей одного объекта (вида) в Генофонд второй, расходящейся сущности (вида).[1][2][3][4] События древней интрогрессии могут оставлять следы вымерших видов в современных геномах - явление, известное как интрогрессия призраков.[5]

Источник вариации

Интрогрессия является важным источником генетической изменчивости в естественных популяциях и может способствовать адаптации и даже адаптивное излучение.[6] Это может произойти через гибридные зоны из-за случайности, выбора или движения гибридной зоны.[7] Есть свидетельства того, что интрогрессия - повсеместное явление у растений и животных,[8][9] включая людей,[10] в котором он, возможно, представил микроцефалин Аллель D.[11]

Было высказано предположение, что исторически у домашних животных было ограниченное количество ситуаций одомашнивания, за которыми следовали длительные периоды интрогрессии, когда они приобрели генетический материал диких животных в своей ДНК.[12]

Было также показано, что интрогрессивная гибридизация играет важную роль в эволюции одомашненных видов сельскохозяйственных культур, возможно, обеспечивая гены, которые помогают им распространяться 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.[13] Также было показано, что рис индики возник, когда китайский рис японика прибыл в Индию около 4500 лет назад и гибридизировался с не одомашненными протоиндика или диким O. nivara, и перенес ключевые гены одомашнивания из японики в индику.[14]

Примеры

Люди

Есть веские доказательства интрогрессии Неандерталец гены[15] и Денисовский гены[16] в части современного генофонда человека (подробнее см. Примесь архаичного человека к современному человеку ).

Бабочки

Один важный пример интрогрессии наблюдался в исследованиях мимикрии у представителей рода бабочек. Геликоний.[17] Этот род включает 43 вида и множество рас с разной окраской. Конгенеры, показывающие перекрывающееся распределение, показывают похожие цветовые узоры. Подвид 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 Агалоп H. melpomene, который является подвидом около H. melpomene amaryllis во всех деревьях генома. Результатом анализа стало отсутствие связи между этими двумя видами и Агалоп H. melpomene в локусах B / D и N / Yb. Более того, они провели такой же анализ с двумя другими видами с перекрывающимся распространением, H. timareta florencia и Агалоп H. melpomene. 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 выражении цветового рисунка, два вида филогенетически далеки, потому что в таких локусах нет интрогрессии.

Дикие виды

Интрогрессия может быть важной проблемой сохранения диких видов из-за гибридизации, например, между дикие и домашние кошки[18] или среди дикие псовые и домашние собаки.[19] Еще один важный пример в Ирис виды из южных Луизиана был изучен Арнольдом и Беннеттом (1993).[20][нечеткий ]

Линия интрогрессии

An линия интрогрессии (IL) - это обрезать виды, которые содержат генетический материал, искусственно полученный от диких родственников путем повторного обратного скрещивания. Пример набора IL (называемых IL-библиотека) - это использование хромосома сегменты из Solanum pennellii (дикая разновидность помидор ), который был введен в Solanum lycopersicum (сорт культурных томатов). Строки IL-библиотеки обычно охватывают все геном донора. Линии интрогрессии позволяют изучать локусы количественных признаков, но также создание новых сортов путем введения экзотических черты.[21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Андерсон Э, Хубрихт Л (1938). «Гибридизация традесканции. III. Доказательства интрогрессивной гибридизации». Am J Bot. 25 (6): 396–402. Дои:10.2307/2436413. JSTOR  2436413.
  2. ^ Андерсон Э, 1949. Интрогрессивная гибридизация. Нью-Йорк: Wiley & Sons
  3. ^ Харрисон, Р. (2014). «Гибридизация, интрогрессия и природа видовых границ». Журнал наследственности. 105: 795–809. Дои:10.1093 / jhered / esu033. PMID  25149255.
  4. ^ Оттенбургс, Дженте; Краус, Роберт Х. С .; ван Хоофт, Пим; van Wieren, Sipke E .; Ydenberg, Ronald C .; Принс, Герберт Х. Т. (30 ноября 2017 г.). «Птичья интрогрессия в эпоху генома». Исследования птиц. 8 (1): 30. Дои:10.1186 / s40657-017-0088-z. ISSN  2053-7166.
  5. ^ Дженте Оттенбургс (2020) Призрачная интрогрессия: жуткий поток генов в далеком прошлом. BioEssays. https://doi.org/10.1002/bies.202000012
  6. ^ Грант П.Р., Грант Б.Р., Петрен К. (2005). «Гибридизация в недавнем прошлом». Американский натуралист. 166 (1): 56–67. Дои:10.1086/430331. PMID  15937789.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ Ричард Баггс (2007). «Эмпирическое исследование движения гибридной зоны». Наследственность. 99 (3): 301–312. Дои:10.1038 / sj.hdy.6800997. PMID  17611495.
  8. ^ Доулинг Т. Э .; Секор К. Л. (1997). «Роль гибридизации и интрогрессии в разнообразии животных». Ежегодный обзор экологии и систематики. 28: 593–619. Дои:10.1146 / annurev.ecolsys.28.1.593. S2CID  52367016.
  9. ^ Буллини Л (1994). «Происхождение и эволюция гибридных видов животных». Тенденции в экологии и эволюции. 9 (11): 422–426. Дои:10.1016/0169-5347(94)90124-4. PMID  21236911.
  10. ^ Холлидей Т. В. (2003). «Видовые концепции, сеточки и эволюция человека». Современная антропология. 44 (5): 653–673. Дои:10.1086/377663.
  11. ^ Evans, Pd; Мекель-Бобров, Н; Vallender, Ej; Hudson, Rr; Lahn, Bt (ноябрь 2006 г.). «Доказательства того, что адаптивный аллель микроцефалина гена размера мозга интрогрессирован в Homo sapiens из архаической линии Homo». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (48): 18178–83. Bibcode:2006PNAS..10318178E. Дои:10.1073 / pnas.0606966103. ISSN  0027-8424. ЧВК  1635020. PMID  17090677.
  12. ^ Блауштайн, Р. (2015). «Раскрывая тайны одомашнивания животных». Бионаука. 65: 7–13. Дои:10.1093 / biosci / biu201.
  13. ^ Цветы, Джонатан; и другие. (2019). «Межвидовая гибридизация и происхождение североафриканских финиковых пальм». Труды Национальной академии наук США. 116 (5): 1651–1658. Дои:10.1073 / pnas.1817453116. ЧВК  6358688. PMID  30642962.
  14. ^ Чой, Джэ; и другие. (2017). «Парадокс риса: множественное происхождение, но единственное приручение азиатского риса». Молекулярная биология и эволюция. 34 (4): 969–979. Дои:10.1093 / molbev / msx049. ЧВК  5400379. PMID  28087768.
  15. ^ Уиллс, Кристофер (2011). Генетические и фенотипические последствия интрогрессии между людьми и неандертальцами. Успехи в генетике. 76. С. 27–54. Дои:10.1016 / B978-0-12-386481-9.00002-X. ISBN  9780123864819. PMID  22099691.
  16. ^ 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 у тибетцев, вызванная интрогрессией денисовской ДНК». Природа. 512 (7513): 194–197. Bibcode:2014Натура.512..194H. Дои:10.1038 / природа13408. ЧВК  4134395. PMID  25043035.
  17. ^ Консорциум Heliconius Genome (2012). «Геном бабочки обнаруживает беспорядочный обмен мимикрическими адаптациями между видами». Природа. 487 (7405): 94–98. Bibcode:2012Натура 487 ... 94 т. Дои:10.1038 / природа11041. ЧВК  3398145. PMID  22722851.
  18. ^ Обзор научных статей об интрогрессии генов между дикими и домашними кошками
  19. ^ Обзор и ссылка на научные статьи об интрогрессии генов собак в популяциях диких собак.
  20. ^ Арнольд М. Л. и Беннетт Б. Д. (1993). Естественная гибридизация ирисов Луизианы: генетическая изменчивость и экологические детерминанты. В: Harrison, R.G. ed. (1993). Гибридные зоны и эволюционный процессС. 115–139. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-506917-4
  21. ^ Eshed, Y (1995) Популяция линии интрогрессии Lycopersicon pennellii в культивируемых помидорах позволяет идентифицировать и точно картировать QTL, связанный с урожайностью

дальнейшее чтение