Модель Бейтсона – Добжанского – Мюллера. - Bateson–Dobzhansky–Muller model - Wikipedia

В Модель Бейтсона – Добжанского – Мюллера.,[1] также известный как Модель Добжанского – Мюллера, является моделью эволюция генетической несовместимости, что важно для понимания эволюции репродуктивная изоляция в течение видообразование и роль естественный отбор в достижении этого. Теория была впервые описана Уильям Бейтсон в 1909 г.,[2] затем независимо описано Феодосий Добжанский в 1934 г.,[3] а позже в различных формах были разработаны Герман Мюллер, Х. Аллен Орр и Сергей Гаврилец.[4]

Модель Добжанского – Мюллера описывает отрицательное эпистатический взаимодействия, которые происходят между генами с разной эволюционной историей.[1][5] Эта генетическая несовместимость может возникать, когда популяции гибридизация. Когда две популяции расходятся от общего предка и становятся изолированными друг от друга, что означает, что между ними нет скрещивания, мутации могут накапливаться в обеих популяциях. Эти изменения представляют собой эволюционные изменения в популяциях. Когда популяции повторно вводятся друг в друга, эти расходящиеся гены могут взаимодействовать друг с другом в гибридизирующихся видах.[6][7]

Рисунок 1. В наследственной популяции генотип - AABB. Когда две популяции становятся изолированными друг от друга, могут возникнуть новые мутации. В одной популяции A превращается в a, а в другой B - в b. Когда две популяции гибридизуются, это первый раз, когда a и b взаимодействуют друг с другом. Когда эти аллели несовместимы, мы говорим о несовместимости Добжанского – Мюллера.

Например, у предкового вида есть аллели a и b зафиксированы в его популяции, в результате все люди имеют aabb генотип. Когда две популяции-потомки отделены друг от друга и каждая подвергается нескольким мутации аллель A может встречаться в одной популяции, а аллель B - во второй популяции. Когда две популяции начинают гибридизоваться, генотипы AAbb и aaBB гибридизуются друг с другом, что приводит к AaBb (рисунок 1). Представлены взаимодействия между A и B, которых раньше никогда не было. Эти два аллеля могут оказаться несовместимыми, что является несовместимостью Добжанского – Мюллера.[5] Модель утверждает, что генетическая несовместимость, скорее всего, возникла из-за альтернативных фиксация из двух или более места вместо одного, так что когда происходит гибридизация, это первый раз, когда некоторые из аллелей встречаются у одного и того же человека.[8]

Несовместимость Добжанского – Мюллера может быть результатом чисто случайных, нейтральных или невыборных различий между популяциями. Они также могут быть вызваны естественным отбором как минимум двумя способами. Когда две популяции расходятся друг с другом и сталкиваются с новыми - и разными - средами, они могут адаптироваться к этим средам. Эти приспособления может привести к стерильности гибридов как побочный эффект. Гены, возникшие для адаптации к различным экологическим условиям, могут, таким образом, вызывать несовместимость гибридов. Второй способ - это когда две расходящиеся популяции приспосабливаются к одной и той же или похожей среде, но делают это генетически по-разному. Это может привести к тому, что популяции будут иметь разные генотипы, что может вызвать несовместимость Добжанского-Мюллера.[9]

Гены, несовместимые по модели Добжанского – Мюллера, требуют трех критериев. 1. Ген снижает фитнес гибрида, 2. Ген функционально разошелся в каждом из гибридизующихся видов и, 3. Гибридная несовместимость присутствует только в комбинации с геном-партнером.[6] Действительно ли гены несовместимы, также зависит от того, являются ли гены доминантными или рецессивными. Несовместимость возникает только в том случае, если выражены оба аллеля, а не если один из них является рецессивным.[5]

Генетические изменения, которые накапливаются, когда популяции расходятся от общего предка, не сильно снизят жизнеспособность или плодовитость, поскольку естественный отбор влияет на эти сильно вредный аллели. Однако естественный отбор не может действовать, когда аллели никогда не встречались вместе, как в геноме гибрида.[10] Следовательно, возможно, что при взаимодействии этих аллелей эти аллели окажутся несовместимыми. Несовместимый ген препятствует успешной гибридизации популяций. Эти несовместимости Добжанского – Мюллера могут, следовательно, также увеличить вероятность видообразование.[11]

Определенные закономерности несовместимости Добжанского – Мюллера могут предоставить информацию о способах расхождения. Например, если расхождение вызвано разным давлением отбора, что заставляет действовать естественный отбор, или случайный генетический дрейф.[12] Следовательно, несовместимости Добжанского – Мюллера также могут предоставить информацию о времени и типе расхождения, что может помочь в филогенетический исследования.

Рекомендации

  1. ^ а б Орр HA (декабрь 1996 г.). «Добжанский, Бейтсон и генетика видообразования». Генетика. 144 (4): 1331–5. ЧВК  1207686. PMID  8978022.
  2. ^ Бейтсон В. (1909). Сьюард А.С. (ред.). «Наследственность и изменчивость в современном освещении». Дарвин и современная наука: 85–101. Дои:10.1017 / cbo9780511693953.007. ISBN  9780511693953.
  3. ^ Добжанский Т (1934). "Исследования гибридной стерильности. I. Сперматогенез у чистых и гибридных Drosophila pseudoobscura". Zeitschrift für Zellforschung und mikroskopische Anatomie. 21 (2): 169–221. Дои:10.1007 / bf00374056. S2CID  35083936. Архивировано из оригинал 27 марта 2012 г.
  4. ^ Гаврилец С (2004). Фитнес-пейзажи и происхождение видов. Издательство Принстонского университета. ISBN  978-0691119830.
  5. ^ а б c Sciuchetti L, Dufresnes C, Cavoto E, Brelsford A, Perrin N (май 2018 г.). «Несовместимость Добжанского-Мюллера, доминирующее влечение и интрогрессия половых хромосом в зонах вторичного контакта: исследование с использованием моделирования». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 72 (7): 1350–1361. Дои:10.1111 / evo.13510. PMID  29806172. S2CID  44140235.
  6. ^ а б Бридо Нью-Джерси, Флорес Х.А., Ван Дж., Махешвари С., Ван Х, Барбаш Д.А. (ноябрь 2006 г.). «Два гена Добжанского-Мюллера взаимодействуют, вызывая гибель гибридов у дрозофилы». Наука. 314 (5803): 1292–5. Bibcode:2006Sci ... 314.1292B. Дои:10.1126 / science.1133953. PMID  17124320. S2CID  17203781.
  7. ^ Хэрти В., Сингх Р.С. (сентябрь 2006 г.). «Дивергенция регуляции генов является основным фактором эволюции несовместимости Добжанского-Мюллера между видами Drosophila». Молекулярная биология и эволюция. 23 (9): 1707–14. Дои:10.1093 / molbev / msl033. PMID  16757655.
  8. ^ Futuyma DJ (2009). «Видообразование». Эволюция (2-е изд.). п. 477. ISBN  978-0-87893-223-8.
  9. ^ Unckless RL, Orr HA (март 2009 г.). «Несовместимость Добжанского-Мюллера и адаптация к общей среде». Наследственность. 102 (3): 214–7. Дои:10.1038 / hdy.2008.129. ЧВК  2656211. PMID  19142201.
  10. ^ Орр Х.А., Турелли М (июнь 2001 г.). «Эволюция постзиготной изоляции: накопление несовместимости Добжанского-Мюллера». Эволюция. 55 (6): 1085–1094. Дои:10.1111 / j.0014-3820.2001.tb00628.x. PMID  11475044. S2CID  24451062.
  11. ^ Банк C, Bürger R, Hermisson J (июль 2012 г.). "Пределы парапатрического видообразования: несовместимости Добжанского-Мюллера в модели континент-остров". Генетика. 191 (3): 845–63. Дои:10.1534 / генетика.111.137513. ЧВК  3389979. PMID  22542972.
  12. ^ Уэлч, Джон Дж. (Июнь 2004 г.). «Накопление несовместимости Добжанского-Мюллера: согласование теории и данных». Эволюция. 58 (6): 1145–1156. Дои:10.1111 / j.0014-3820.2004.tb01695.x. ISSN  0014-3820. PMID  15266965. S2CID  34184762.