Frøer afslører mekanisme, der bestemmer hybrids levedygtighed

Hvorfor er nogle hybrider levedygtige og andre ikke? Det vides, at dette afhænger af faderarten og moderarten. Ny forskning i to beslægtede frøarter viser indflydelse fra mor og far arter:En hybrid er levedygtig, den anden hybrid dør i tidlige udviklingsstadier. Forskere fra Radboud University, sammen med kolleger fra USA og Japan, offentliggjorde deres resultater den 10. januar i Natur .

Når to beslægtede arter krydser hinanden, deres arvemateriale krydser, som kan føre til nye arter. Men af ​​og til, der er forskel på afkom, afhængigt af hvilken af ​​de to arter der er moderen, og hvilken der er faderen. Et velkendt eksempel på en hybrid er en muldyr, afkom af et hanæsel og en hunhest. Den anden vej rundt, afkommet til et æsel og en hanhest er et andet dyr - en muldyr. Det gør således en forskel, hvilken art der er faderen, og hvilken der er moderen.

En hybrid er levedygtig, den anden hybrid er ikke

Både muldyr og muldyr er ufrugtbare, fordi æsler og heste har et andet antal kromosomer, de proteinstrukturer, hvorpå genetisk materiale er til stede. Gær, planter, fisk og padder (i modsætning til pattedyr) kan, imidlertid, producere frugtbare hybrider. Professor i molekylær udviklingsbiologi Gert Jan Veenstra siger, "For eksempel, hos frøer kan duplikation af kromosomer forekomme, hvor hele sæt kromosomer fra faderen og moderen sendes videre til den næste generation. "

Imidlertid, der er et andet problem:Nogle hybrider er ikke levedygtige, mens krydsning den anden vej er. Embryonerne er genetisk identiske, men der er forskel på levedygtighed, afhængig af faderarten og moderarten. Veenstra siger, "Selvom det er afgørende for evolution, mekanismerne for levedygtige og ikke-levedygtige hybrider er indtil nu ukendte. "

Krydsning af den afrikanske og vestlige klofrø

Forskerne viste dette fænomen i forskning med to beslægtede frøarter:Xenopus tropicalis og Xenopus laevis (også kendt som de vestlige og afrikanske klofrøer, henholdsvis). Når en kvindelig afrikansk kløfrø krydses med en hanlig vestlig kløfrø, embryonerne er levedygtige. Imidlertid, den anden vej rundt, krydsning af en mandlig afrikansk kløfrø og en kvindelig vestlig kløfrø fører til embryoner, der dør i de tidlige udviklingsstadier. Hvorfor det er, forblev uklart.

Forskerne rapporterer, hvad der gik galt under denne krydsning:Modermolekylære maskiner fra den vestlige kløfrø kan ikke fuldt ud genkende de faderlige kromosomer fra den afrikanske klofrø. To specifikke stykker af faderlige kromosomer er uforenelige med moderens celle, og dermed forstyrres adskillelsen af ​​kromosomerne under celledeling. Disse celler mangler nu et stort antal vigtige gener, såsom gener til metabolisme, og dør derfor hurtigt.

Dette viser, at der er en stærk asymmetri, når det kommer til hybrider, afhængig af faderart og moderart. "Disse fund er vigtige, fordi denne type hybrid er til stede i naturen og i nogle tilfælde fører til nye arter. Når nye arter dukker op, der synes at være en overgangsperiode:Tæt beslægtede arter er i stand til at producere levedygtige afkom, men hvis kromosomerne ikke længere er kompatible, fører det til asymmetriske resultater af krydsning. Når arterne adskilles yderligere, krydsning fører ikke længere til levedygtige afkom. Vi viser her den cellulære mekanisme bag dette fænomen, ”siger Gert Jan Veenstra.

Den levedygtige hybrid af en hanlig vestlig kløfrø og en kvindelig afrikansk kløfrø afslørede også en molekylær mekanisme:parasitære DNA -elementer (transposoner) aktiveres i et af genomerne. Veenstra siger, "Hunnens immunsystem er ikke forbundet til at genkende faderlige transposoner og undertrykker dem derfor ikke. Som en konsekvens heraf, parasitære DNA -elementer er nu i stand til at udfylde en ny rolle:de kan fungere som regulerende DNA, der påvirker genaktivitet. Dette kan have en stor indflydelse på dannelsen og egenskaberne af en ny art. "Disse fund blev offentliggjort i Genombiologi (Elurbe et al., 2017).