Împerecherea cu alte specii: broaștele arboricole cu cromozomi sexuali străini sunt mai puțin fertile

(07.03.2016) În timpul ultimei glaciațiuni, un scut imens de gheață a ajuns până la regiunea Berlinului de astăzi.

Când a început să se topească acum 20.000 de ani, s-a activat o recolonizare treptată pe latitudinea nordică cu multe plante și alte specii de animale.

De multe ori, au urmat diferite trasee de colonizare în jurul lanțurilor muntoase, de exemplu: Carpați - cu rezultate uimitoare pentru un tip special de reunificare, de exemplu, ceea ce se întâmplă în Polonia în regiunea Râului Vistula, două specii evoluționare tinere de broaște care s-au întâlnit.
În urma împerecherii speciei europene de broască (Hyla arborea) cu broasca arboricolă de Est (Hyla orientalis) în zonele joase din Polonia au rezultat broaşte hibrid care poartă cromozomii sexuali de la ambele specii.
În mod probabil, se reproduc cu mai puțin succes, de ex. sunt mai puțin în formă decât strămoșii  lor.
Acest lucru a fost descoperit de Dr. Matthias Stöck, Heisenberg - Membru al Fundației (DFG) Germane de Știință de la Institutul Leibniz – Ecologia Apei Dulci și Pescuitul în Apele Interioare (IGB), prin metode genetice ale populaţiei.

Împreună cu o echipă internațională aceștia investighează contactul dintre cele două specii de broaște arboricole de la Vistula. Pentru Dr. Christophe Dufresnes de la Universitatea din Lausanne, autor al studiului comun recent publicat în „Rapoarte științifice”, aceasta sugerează faptul că cromozomii sexuali nediferentiați din aceste broaște arboricole contribuie mai mult la evoluția noilor specii decât alți cromozomi normali.”

Am făcut eforturi mari și am petrecut multe nopți în teren pentru a acoperi o mare parte din Polonia, la prelevarea de mostre de salivă de la cele două specii de broaște arboricole pentru analize genetice ", a declarat Tomasz Majtyka, prim-autor al studiului de la Universitatea din Wroclaw.
Cercetătorul de amfibieni Matthias Stöck se referă la faptul că fluxul genetic între aceste două specii de broaște arboricole tinere nu este încă complet întrerupt, totuși, tipic pentru astfel de specii tinere.
„Schimbul de gene dintre cromozomii sexuali este destul de rar din încrucișările dintre specii, cromozomii sexuali colaborează „cel mai dificil cu ceilalți cromozomi de la speciile străine" , spune el. La un anumit stadiu al evoluției lor, aceste specii au trecut printr-un „punct fără întoarcere", în care nu au putut fuziona pe deplin cu alte specii.
Într-adevăr, acest punct pare să fi fost deja trecut în cazul broaștelor arboricole din Polonia, cromozomii lor sexuali neputând fi amestecați cu ușurință.
Ulterior, nu va mai exista un flux genetic.

„În cazul speciilor de broaște arboricole studiate de noi, este uimitor că împerecherea și hibridizarea par să se întâmple în principal în zonele poloneze joase", spune Stöck, în timp ce
acest lucru se întâmplă foarte rar în Grecia, când aceste două specii se întâlnesc, totuși, probabil din cauza perioadelor mai lungi de timp ”. Acolo, sunt mai puțin întâlniți mormolocii produși între Hyla arborea și Hyla orientalis.

Până în 2008, comunitatea de cercetare a presupus că aceste două specii de broaște arboricole reprezintă de fapt una singură. La acea vreme, Stöck și colegii săi au investigat broaștele folosind metode moleculare și au găsit diferențe care justifică considerarea lor drept specii distincte care sunt separate de aproximativ 5 milioane de ani. După era glaciară, broasca europeană arboricolă a ajuns în Europa Centrală și de Vest prin Valea Dunării.
Hyla orientalis
Broască arboricolă de Est (Hyla orientalis) a recolonizat latitudinile nordice după ultima eră glaciară dintr-un refugiu glaciar din jurul Mării Negre. Foto: Christophe Dufresnes

La est de râul Vistula, în Polonia și  Ucraina, sunt celelalte două specii, Hyla orientalis, care s-au răspândit de la nordul Turciei și Asiei Mici de-a lungul Mării Negre și apoi s-au colonizat în jurul Arcului Carpatic. Vechii taxonomi au presupus că acestea pot fi specii diferite sau subspecii.
Prin urmare, un vechi nume științific a fost disponibil pentru „broasca arboricolă de Est" și ar putea fi reactivat de către Stöck. De atunci, Hyla orientalis, face parte din lumea științifică. Amândouă speciile sunt dificil de distins din exterior, și sunt supra-numite „specii periclitate criptic”.
În zona de câmpie poloneză ambele specii s-au întâlnit  cu 14.000 de ani în urmă - un contact foarte precoce, din punct de vedere evolutiv.

Dar cum evoluează speciile noi? Aceasta este una dintre cele mai mari întrebări ale biologiei evoluționiste. „Ca un cercetător al amfibienilor, aș dori să aflu cât timp durează evoluția la broaștele râioase și dacă o nouă specie poate apărea prin izolarea geografică și din ce este formată identitatea sa genetică, vorbim aici despre „izolarea lor" reproductivă, afirmă Stöck.

În cazul broaștelor arboricole, oamenii de știință au fost norocoși  să găsească astfel de zone hibride naturale. Carpații formează o graniță perfectă între Hyla arborea și Hyla orientalis, care sunt apoi unite din nou la nord de munte, în zonele joase poloneze. Atunci când populațiile sunt separate (alopatrice) pe perioade lungi de timp, acestea își dezvoltă capacități de adaptare raportate la mediul și la migrațiile aleatorii.

Importantă este de asemenea și devierea genetică care este un proces obișnuit al nivelului populației. Ambele grupuri se dezvoltă diferit, mai ales, în cazul în care puțini indivizi supraviețuiesc într-o populație, cu toate că a avut loc o „strangulare genetică", la fel cum s-a întâmplat o dată cu anumite părți ale omenirii moderne, care prezintă puii puținilor strămoși.
In laborator, astfel de procese sunt greu de replicat. Broaște care pot fi încrucișate într-un terariu poate că nu pot face acest lucru în natură și vice-versa.
„În zonele hibride naturale, găsim complexele de specii naturale, și putem examina constituția lor genetică“, afirmă Stöck.
„Estimăm că speciile Hyla arborea și Hyla orientalis au fost separate de aproximativ 5 milioane de ani.“
În epoca de gheață, Hyla arborea a hibernat în latitudini sudice, de exemplu, în Grecia și la Marea Mediterană și Hyla orientalis în zona Mării Negre.
După ultima glaciațiune, cele două specii s-au extins la nord și în cele din urmă s-au întâlnit în regiunea râului Vistula.

Cunoștințele de până acum despre cromozomii sexuali iau în considerare de obicei situația la mamifere, în care cromozomii sexuali sunt ușor de distins sub microscop. Cromozomul masculin Y la om este foarte mic în comparație cu cromozomul X.

Acești cromozomi sexuali polimorfi, adică din punct de vedere morfologic cromozomi sexuali distincți, în principiu nu se recombină  în timpul reproducerii. Se presupune că această lipsă de recombinare a dus la degenerarea cromozomului Y.

În cazul peștilor și amfibienilor, cu toate acestea, diferiți cromozomi pot prelua rolul de cromozom sexual sau poate pierde acest rol în timpul evoluției. Drept urmare, acești cromozomi sexuali nu au, practic, timp să degenereze ca și în cazul mamiferelor.
Determinarea sexului, în general, poate fi gândită ca o cascadă de determinare a sexului." În partea de sus există un „expert” în genetică care decide dacă o broască devine un mascul sau o femelă " , afirmă Stöck. Această genă apoi se „comută" pe rețelele de gene care formează fenotipul feminin sau cel masculin. Unele gene care formează ovulele sau producția de spermă par a fi uimitor de conservate. O variație puternică, cu toate acestea, s-a regăsit în partea de sus a cascadei, ceea ce înseamnă că gene diferite există și variază, de asemenea, locul pe care gena cromozomului amfibian este situată.

La cromozomii sexuali ai broaștei arboricole se poate observa „o evoluție în acțiune", spune Stöck. În acest fel, el și colegii săi pot arunca direct o privire în „laboratorul evoluției".

Publicație

Dufresnes C., Majtyka T., Baird S.J.E., Gerchen J., Borzée A., Savary R., Ogielska M., Perrin N., Stöck M. (2016):  Dovezi empirice pentru efecte semnificative X la animale cu cromozomi sexuali nediferențiați. Rapoarte științifice 6:21029 | DOI: 10.1038/srep21029

MAI MULTE ŞTIRI

Hohenheim

Fosforul și sănătatea animalelor: un nou grup de cercetători de la Universitatea Hohenheim

Fosforul este un nutrient indispensabil oamenilor, animalelor și plantelor. Dar, fermele nu pot satisface de obicei această nevoie a animalelor dându-le doar hrană pe bază de plante.
Pentru a compensa, fermierii adaugă fosfor la nutriția animalelor.
Citește mai mult

Universitatea Konstanz

Biologii de la Universitatea din Konstanz studiază principiile care stau la baza mișcărilor colective a babuinilor

 Cum reușesc babuinii să coordoneze mișcările grupului lor? Biologii de la Universitatea din Konstanz studiază aceste organisme în sălbăticie pentru a afla care sunt regulile comportamentale pe care le folosesc babuinii atunci când interacționează.
Citește mai mult

King Cobra

Primul simpozion internațional „Regele Cobra" 2017

 În perioada 6 -7 Octombrie 2017, Fundația Herpetofauna Olanda, în colaborare cu Edupet Education, va organiza primul simpozion internațional de acest fel despre unul dintre cei mai veninoși șerpi de pe pământ.
Citește mai mult

UZH

Cea mai mare parte a mamiferelor au o durată de viață mai mare în grădinile zoologice

Viața în sălbăticie prezintă riscul de prădare, lipsa de hrană, climatul aspru și o concurență semnificativă. Animalele din grădinile zoologice, din contră, sunt protejate de aceste pericole. Cercetătorii UZH au făcut parte din echipa internațională care a studiat peste 50 de specii de mamifere pentru a stabili dacă animalele trăiesc mai mult în grădinile zoologice decât în sălbăticie.
Citește mai mult

bears_2_Antonio_Ramos

Daune cauzate de urși: Oamenii determină frecvența – Numărul urșilor este un factor neglijabil

Anual se fac peste 3200 de compensări pentru daune cauzate de urșii bruni în toată Europa. Proporțiile daunelor cauzate variază dramatic în funcție de țara în care au fost produse. Diferența dintre numărul de exemplare de urși din diferitele țări nu este o cauză.
Citește mai mult

Microbiomul: Creștere sustenabilă a animalelor de fermă

Cercetătorii sunt pe urmele astmului, diabetului de tip 1 și alergiilor până în punctul de risc genetic și factori de cauză ambientală. Mai multe studii arată cât este de important microbiomul intestinal în acest context.
Citește mai mult

Bearded_Dragon

Dragonii bărboși prezintă mișcări rapide ale ochilor (REM) și unde subconștiente lente în timpul somnului

Comportamentul în timpul somului este același la toate animalele, de la insecte până la om. La oameni, somnul este de asemenea caracterizat prin activitate cerebrală: perioade cu activitate cerebrală cu unde lente SWS (slow wave activity) care sunt urmate de perioade scurte de somn REM.
Citește mai mult

Oxid de Zinc

Tetrapode conținând oxid de zinc vindecă herpesul genital la animale

Oamenii de știință de la Universitatea Illinois din Chicago, Statele Unite ale Americii, și de la Universitatea din Kiel, Germania, au dezvoltat recent o metodă unică de a combina eficacitatea microbicidelor cu o nouă platformă de vaccin pentru a da naștere conceptului de “Microbivac”.
Citește mai mult


Revista

Companii

Internaţional

Literatură