Аутбридинговая депрессия - Outbreeding depression

В биология, аутбредная депрессия когда скрещивание двух генетически далеких групп или популяций приводит к снижению приспособленности.[1] Концепция контрастирует с инбридинговая депрессия, хотя оба эффекта могут возникать одновременно.[2] Аутбридинг депрессия - это риск, который иногда ограничивает возможность генетическое спасение или увеличения. Поэтому важно учитывать возможность депрессии аутбридинга при скрещивании популяций фрагментированных видов.[1] Это считается постзиготным ответом, потому что депрессия аутбридинга обычно отмечается в продуктивности потомства.[3] Некоторые частые случаи аутбредной депрессии возникли в результате скрещивания между разными видами или популяциями, которые демонстрируют фиксированные хромосомные различия.[1]

Аутбридинговая депрессия проявляется двумя способами:

  • Создание промежуточных генотипов, менее подходящих, чем любая из родительских форм. Например, отбор в одной популяции может отдавать предпочтение большому размеру тела, тогда как в другой популяции небольшой размер тела может быть более предпочтительным, в то время как особи со средними размерами тела находятся в сравнительно невыгодном положении в обеих популяциях. Другой пример: в Татры, вступление к горный козел с Ближнего Востока получили гибриды, давшие телят в самое холодное время года.[4]
  • Нарушение биохимической или физиологической совместимости. В пределах изолированных гнездящихся популяций, аллели выбраны в контексте местных генетический фон. Поскольку одни и те же аллели могут иметь довольно разные эффекты в разных генетических фонах, это может приводить к различным локальным коадаптированный генные комплексы. Ауткроссинг между индивидуумами с по-разному адаптированными генными комплексами может привести к нарушению этого селективного преимущества, что приведет к потере приспособленности.

Механизмы возникновения депрессии аутбридинга

Одновременно могут действовать разные механизмы депрессии аутбридинга. Однако определение того, какой механизм может иметь место в конкретной популяции, может быть очень трудным.

Существует три основных механизма возникновения депрессии аутбридинга:

  1. Фиксированные хромосомные различия, приводящие к частичной или полной стерильности F1 гибриды.[1]
  2. Адаптивная дифференциация между популяциями
  3. Проблемы с населением и генетический дрейф

Некоторые механизмы могут появиться только через два или более поколений (F2 или выше),[5] когда рекомбинация подорвал жизнеспособность позитивных эпистаз. Гибридная сила в первом поколении при некоторых обстоятельствах может быть достаточно сильным, чтобы замаскировать эффекты депрессии аутбридинга. Примером этого является то, что селекционеры сделают F1 гибриды от породистых пород, что улучшит однородность и жизнеспособность потомства, однако F2 поколения не используются для дальнейшего разведения из-за непредсказуемых фенотипов их потомства. Если нет сильного селективное давление, аутбридинговая депрессия может усиливаться в следующих поколениях, поскольку коадаптированные генные комплексы разрушаются без образования новых коадаптированных генных комплексов, которые должны занять их место. Если ауткроссинг ограничен, а популяции достаточно велики, выборочное давление, действующее на каждое поколение, может восстановить приспособленность. Если только F1 Гибридное поколение бесплодно или имеет очень низкую приспособленность, отбор будет действовать в каждом поколении, используя увеличившееся разнообразие для адаптации к окружающей среде.[6] Это может привести к восстановлению физической формы до исходного уровня, а иногда даже к большей, чем у исходных родительских типов в этой среде.[7] Однако, поскольку гибридная популяция, вероятно, будет испытывать снижение приспособленности в течение нескольких поколений, им необходимо будет сохраняться достаточно долго, чтобы позволить отбору действовать, прежде чем они смогут восстановиться.[8]

Примеры

Первый механизм оказывает наибольшее влияние на приспособленность к полиплоиды, промежуточное воздействие на транслокации, и умеренное влияние на центрические слияния и инверсии.[1] Как правило, этот механизм будет более распространен в первом поколении (F1) после первоначального ауткроссинга, когда большинство особей состоит из промежуточных фенотип. Крайним случаем этого типа аутбредной депрессии является бесплодие и другие эффекты снижения физической формы, часто наблюдаемые у межвидовой гибриды (Такие как мулы ), который включает не только разные аллели одного и того же гена, но даже разные ортологичный гены.

Примеры второго механизма включают: колюшка, которые при разделении развивали придонные и лимфатические формы. Когда происходили скрещивания между двумя формами, скорость нереста была низкой. Однако, когда одни и те же формы спаривались друг с другом и переходы между озерами не происходили, скорость нереста была нормальной. Этот паттерн также изучался в Дрозофилия и листоеды, где F1 потомство и более позднее потомство привели к промежуточной приспособленности между двумя родителями. Это обстоятельство более вероятно и происходит быстрее при отборе, чем при генетическом дрейфе.[1]

Примеры третьего механизма включают: Ядовитые лягушки-дротики, аноловые ящерицы, и Циклиды. Отбор по генетическому дрейфу кажется доминирующим механизмом аутбридинга депрессии.[1]

В растениях

Для растений депрессия аутбридинга представляет собой частичный барьер пересечения.[3] К сожалению, аутбридинговая депрессия еще недостаточно изучена. покрытосеменные. После наблюдения Ипомопсис агрегатный Со временем при скрещивании растений, которые находились на расстоянии 10–100 м друг от друга, была замечена закономерность, согласно которой растения, находящиеся на более удаленном пространственном расстоянии, имели более высокую вероятность возникновения депрессии аутбридинга.[3] Некоторые общие выводы из этого заключались в том, что пространственные модели отбора по генотипам растений будут различаться по масштабу и структуре, а депрессия аутбридинга отражает генетическую конституцию «гибридного» потомства и среду, в которой растут родители и потомство.[3] Это означает, что депрессию аутбридинга еще нельзя предсказать у покрытосеменных, но окружающая среда играет роль.

Смотрите также

Рекомендации

Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Служба национальных парков документ: "Инбридинговая депрессия и аутбредная депрессия ".
  1. ^ а б c d е ж грамм Франкхэм, Ричард; БАЛЛУ, ДЖОНАТАН Д .; ЭЛДРИДЖ, МАРК Д. Б .; ЛЕЙСИ, РОБЕРТ С .; РАЛЛЫ, КАТЕРИНА; ДУДАШ, МИШЕЛЬ Р .; ФЕНСТЕР, ЧАРЛЬЗ Б. (12 апреля 2011 г.). «Прогнозирование вероятности депрессии аутбридинга». Биология сохранения. 25 (3): 465–475. Дои:10.1111 / j.1523-1739.2011.01662.x. ISSN  0888-8892. PMID  21486369.
  2. ^ Франкхэм, Баллоу, и Бриско, Р., Дж. Д. и Д. А. (2002). Введение в генетику сохранения. Кембридж. стр.382. ISBN  0521702712.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ а б c d Васер, Николас М .; Прайс, Мэри В .; Шоу, Рут Г. (2000). «Депрессия аутбридинга различается среди когорт Ipomopsis Aggregata, посаженных в природе». Эволюция. 54 (2): 485–91. Дои:10.1554 / 0014-3820 (2000) 054 [0485: odvaco] 2.0.co; 2. ISSN  0014-3820. PMID  10937225.
  4. ^ Turcek, FJ (1951). «Влияние интродукции на две охотничьи популяции в Чехословакии». Журнал управления дикой природой. 15 (1): 113–114. Дои:10.2307/3796784. JSTOR  3796784.
  5. ^ Фенстер, Чарльз (2000). "Депрессия инбридинга и аутбридинга в естественных популяциях Chamaecrista fasciculata (Fabaceae) ". Биология сохранения. 14 (5): 1406–1412. Дои:10.1046 / j.1523-1739.2000.99234.x.
  6. ^ Эриксон и Фенстер (2006). «Внутривидовая гибридизация и восстановление приспособленности аборигенных зернобобовых культур. Chamaecrista fasciculata". Эволюция. 60 (2): 225–33. Дои:10.1554/05-020.1. JSTOR  4095211. PMID  16610315.
  7. ^ Левонтин и Берч, R.C. & L.C. (3 февраля 1966 г.). «Гибридизация как источник вариаций для адаптации к новым условиям». Эволюция. 20 (3): 315–336. Дои:10.2307/2406633. JSTOR  2406633. PMID  28562982.
  8. ^ Франкхэм, Баллоу, и Бриско, Р., Дж. Д. и Д. А. (2002). Введение в генетику сохранения. Кембридж. п. 388 ISBN  0521702712