このような論争は、自然発生する雑種の悪い評判が完全に正当化されていない可能性を 歴史的に、雑種はしばしば不適応交配の無菌または不適当な子孫（女性の馬と男性のロバから生まれたラバなど）と関連していました。 自然主義者は伝統的に野生でのハイブリダイゼーションを無関係な、ほとんどまれな、行き止まりのまぐれの一種と見なしてきました。 ハイブリッドが実行可能または肥沃または一般的でない場合、どのように彼らは進化に多くの影響を与えることができますか？ しかし、ゲノム研究が種がどのように進化するかについての新しい洞察を提供するにつれて、生物学者は今、驚くべきことに、雑種が種を強化し、近縁者から有用な遺伝子を獲得するのを助けるのに重要な役割を果たすことを見ています。
要するに、不適応なペアリングは交配の完全な話をしません。 彼らの系統が分岐している間に生物間で起こる遺伝的伝達は、適応形質の出現と新しい種の創造に手を差し伸べています。 アーノルドによると、新たに出現した種がハイブリッド集団を通じて遺伝子を再取得することが一般的であるだけでなく、ウイルス、植物、細菌、動物に”
ライオンとトラとジャガー、ああ、私の！
最近、ジャガーの進化に関する研究でハイブリダイゼーションの署名が上がっている。 先月Science Advancesに掲載された論文では、7カ国にまたがる研究機関の研究者チームが、しばしば「大きな猫」と呼ばれるパンテーラ属の5つのメンバーのゲノムを調べました：ライオン、ヒョウ、トラ、ジャガー、ユキヒョウ。 科学者たちは、ジャガーとヒョウのゲノムを初めて配列決定し、他の3種の既存のゲノムと比較し、5つのすべてで共有された13,000以上の遺伝子を見つ この情報は、約4.6万年前に異なる動物が共通の祖先からどのように分岐したかを記述するために、系統樹（本質的には種の家系図）を構築するのに役立
グループのリーダーの一人、ブラジルのリオグランデ-ド-スル教皇カトリック大学の生物学者で生態学者であるEduardo Eizirikは、過去15年間をジャガーの研究に捧げてきた。 彼と彼の同僚は、そのゲノムをマッピングしたように、彼らはおそらく装甲爬虫類の食事に対応するために進化した動物の大きな頭と強い顎のような適応を担当している可能性がある遺伝子のためにそれをコーマ—ジャガーは、例えば、ワニの皮膚やカメの殻を介して粉砕することができます—ほとんどの大きな哺乳類の獲物を一掃絶滅イベントの後。
しかし、これらの適応のいくつかは、ジャガーの系統に全く由来していない可能性がある。 Eizirikのチームは、異なるパンテーラ種の間の多くの交差の証拠を発見しました。 あるケースでは、ジャガーで見つかった二つの遺伝子は、彼らの系統発生経路が分岐した後に発生したであろうライオンとの過去の交配を指摘しました。 両遺伝子は視神経の形成に関与していることが判明し、Eizirikはこの遺伝子がジャガーが必要とするか、または悪用する可能性のある視力の改善をコードしていたと推測した。 どんな理由であれ、自然選択は、ジャガーがもともとその特性のために持っていたものの代わりにライオンの遺伝子を好んだ。
このようなハイブリダイゼーションは、なぜEizirikグループのPanthera進化木の描写が注目に値するのかを示しています。 「結論は、これがすべてより複雑になったということです」とEizirik氏は述べています。 「種は最終的には分離されますが、人々が頻繁に言うほど即時ではありません。「私たちが研究したゲノムは、この歴史のモザイクを反映しています。”
生物種の概念
Eizirikのように詳細かつ徹底的に分析されたデータを支持することはまれですが、ハイブリダイゼーションが種の開発に寄与するという基になる考えは決して新しいものではありません。 生物学者は、1930以来、ハイブリダイゼーションが植物で頻繁に発生することを知っています（英国だけでは開花植物種の約25％に記載されています）、その進化に重要な役割を果たしています。 実際には、1938年に、彼らが研究で見たハイブリダイゼーションと遺伝子の流れのパターンを記述するために、”introgressive hybridization”またはintrogressionというフレーズを造語したのは植物学者 それぞれの親からの遺伝子の等しいシェアを持つ50—50ハイブリッド子孫を生成するために交差する2つの種のメンバーを想像してみましょう—のは、 それから種Aのメンバーと繁殖するために戻って渡るそれらの雑種を描写し、彼らの子孫が同じことをすると仮定しなさい。 多くの世代後、自然は、そのゲノムは、種Bからいくつかの遺伝子を保持している種Aからの生物が残っている研究は、このプロセスは、同様に全く新しい植物種をもたらすことができることを実証しています。
しかし、動物種は、少なくともしばらくの間、より離散的であるように見えた。 ほとんどの動物学者は、ダーウィンの自然選択と遺伝学の科学を組み合わせた進化論のバージョンである現代合成の建築家の一人であった伝説の生物学者エルンスト・メイアーによって1942年に提案された生物種の概念を支持した。 メイの生物種の概念は、生殖隔離に基づいていた：種は、他の集団と繁殖することができなかった、または繁殖しなかった集団として定義された。 その規則に対する例外が1970年代に出現し始めたときでさえ、多くの生物学者はハイブリダイゼーションが動物で重要であるにはあまりにもまれであると考えました。 ハーバード大学の進化生物学者であるJames Malletは、「私たちは目がくらむような態度をとっていました」と述べています。 今日、彼は、そのようなハイブリダイゼーションは進化の歴史の再構築に影響を与えない、または「これは適応進化において有用ではなかった—それはもはや”
これは、計算ツールとゲノムツールが、私たち自身の種であっても、どれほど多産なintrogressionがあるかを証明した今、特に当てはまります。 2009年以来、研究は約50,000から60,000年前に、アフリカから広がっているいくつかの現代人がネアンデルタール人と交配したことを明らかにしました; 彼らは後に、別の祖先の人間グループ、デニソバ人と同様にそうしました。 両方のケースで子供たちは、彼らが私たちにダウン取得した遺伝子を渡し、他の現代人と交尾するために行ってきました。 現在、研究者らは、一部の集団がDNAの1〜2％をネアンデルタール人から継承し、そのうちの6％をデニソバンから継承していると推定しています—数百の遺伝子に相当する画分。
2012年、マレットらはヘリコニウス蝶の二つのハイブリダイズ種の間に大量の遺伝子の流れを示した。 翌年、彼らは、ある種の遺伝子の約40％が他の種から来ていると判断した。 マレットのチームは今、彼らの遺伝子のさらに多くを交換する蝶の種の別のペアで作業しています：98パーセントのようなもの、と彼は言いました。 ゲノムの残りの2％だけが種を分離し、彼らの”真の”進化の軌道を反映する情報を運びます。 種の系統の同様のぼかしは、すでにAnopheles属のマラリアを運ぶ蚊で発見されています。
魚や鳥からオオカミや羊まで、他のタイプの生物も、彼らの内因性のシェアを経験しています。 プリンストン大学の進化生物学者であるピーター-グラントは、同僚のプリンストン生物学者（および妻）ローズマリー-グラントとともに、ガラパゴス-フィンチの進化を何十年も研究してきたと述べている。 “系統発生の再構築は、瞬時に発生し、決して破られない種の間に明確な障壁があるかのように木のようなパターンを描いています。 これは誤解を招く可能性があります。”
アーノルドは同意した。 “それは生命の網である、”彼は言った、”生命の簡単な分岐の木よりもむしろ。「これはまた、種の進化的関係を理解し、正しい系統発生を生成するために、選択された遺伝子だけでなく、ゲノム全体を調べることがこれまで以上に必 そして、それでさえ十分ではないかもしれません。 「実際の進化のパターンの中には、まだ完全に回復不可能なものもあるかもしれません。”
落ち着きのない遺伝子は、自分自身を感じさせる
ゲノム研究は、遺伝子の内進的な動きの完全な画像を作成することはできません。 ある種が別の種から遺伝子を継承するたびに、結果は有害、中立または適応のいずれかになる可能性があります。 例えば、ネアンデルタール人から遺伝した遺伝子のいくつかは、糖尿病、肥満、うつ病などの障害に関与している可能性がありますが、自然選択は最初のものを排除する傾向があります。 中立的なintrogressed領域はドリフトするので、観察可能な効果を持たずに非常に長い期間ゲノムに留まることが可能です。
しかし、それは特に研究者を魅了する有益なintrogressionsです。 ネアンデルタール人とデニソバンのDNAをもう一度取る：これらの遺伝子は、人々がチベット高原のような場所の過酷な環境に適応することを可能にし、非局所的に脳卒中、流産およびその他の健康上のリスクを引き起こす可能性のある高高度および低酸素飽和度の有害な影響からそれらを保護している。 古風な人間との交配からの変異体はまた、特定の感染症に免疫を付与し、ユーラシアの気候に適した皮膚や髪の色素沈着を作りました。
マレットの蝶も、適応交配の証拠を反映しており、特に擬態と捕食者の回避に関与する形質を有する。 研究者は、ほとんどのヘリコニウス種は非常に発散した翼の着色とパターニングを持っていたが、いくつかはお互いに顕著な類似性を産んだことを観察していた。 研究者らは、これらの種がこれらの形質に独立して収束したと信じていましたが、それは部分的にしか正しいことが判明しました。 マレットと他の人は、introgressionも責任があることを発見しました。 同じことがGalápagos finchesにも当てはまります：くちばしの大きさや形などの特徴を制御するゲノムの一部は、ハイブリダイゼーションによって共有されました。 もう一度、並列進化はすべてを説明することはできません。
これらの影響が発生するには、ハイブリダイゼーションの速度が非常に小さくなる可能性があります。 マレットのほぼ完全にハイブリダイズされた蝶については、”1,000の正常な交配ごとに1つのハイブリッド交配の時折の細流は、種間の遺伝子を完全に均質化するのに十分である”と彼は言った。 “それはかなりエキサイティングです。”
これらのintrogressionのパターンが科学文献でますます優勢になるにつれて、研究者は彼らの進化的結果を明らかにするために着手しました。 これらは、種分化がしばしば行われるよりもはるかに緩やかなプロセスになる傾向があるという事実を超えています。 「多様化、適応、適応進化は、実際には遺伝子が動き回ることによってかなり頻繁に推進されているようです」とArnold氏は述べています。
Eizirikと彼のチームが行った研究は、このための説得力のあるケースを作ります。 彼らが分析した遺伝子導入が起こった頃には、5種すべてのパンテーラ種の個体数は、おそらく気候変動のために減少したと推定されています。 集団が小さいほど、有害な突然変異がそのゲノムに添付される確率が高くなります。 おそらく、異なる種の間で発見された遺伝子の流れは、それらを絶滅から救い、適応突然変異を提供し、有害なものを”パッチ”する。 「この種の遺伝的突然変異の注入は非常に大きいので、本当に急速な進化を引き起こす可能性があります」とアーノルドは言いました。
そして、そのプロセスは単一の種の進化をスピードアップすることで終わらない。 適応的なintrogressionは、一つの種が急速に多種多様なタイプに多様化し、その後独立して適応し続ける新しい系統を形成する過程である適応放射線に大きく寄与することができる。 教科書のケースは、主に彼らの環境の気候と地殻変動に応答して、共通の祖先から（進化のタイムスケールで）爆発的なバーストで多様化した魚の一種であるシクリッド種の数百に数百の家である東アフリカの五大湖で見つけることができます。 今日、シクリッドは形態、行動および生態学で広く変わる—introgressive交配の大部分のおかげで。
生物学者は、進化に対するハイブリダイゼーションの完全な重要性を理解するために、さらに多くの年を必要とするでしょう。 例えば、アーノルドはガラパゴスのフィンチやイエローストーン国立公園のオオカミのようなさらなる調査を見たいと考えています。行動、代謝などの分析では、どのくらいのintrogressionが適応的であり、どれだけ有害であるか中立的であるかを明らかにするだけでなく、適応introgressionが特定の種類の遺伝子にのみ影響するのか、それともより広範な方法で作用するのかを明らかにします。
残念なことに、環境保護主義者や他の人にとっては、損なわれた種の多様性の管理に挑戦し、満足のいく答えの欠如は、より直接的な問題を提起する。 彼らはしばしば、野生のハイブリッド集団を保護することの価値を、雑種が出現した種を含む確立された種に与えることができる害から比較しなけ
ハイブリッドの不確実な保存
ポイントのケース: 1950年代、サリナス-バレーから来たカリフォルニアのベイト-ディーラーのペアが、事業の拡大を求めてピックアップトラックに飛び乗って、テキサス州とニューメキシコ州の中央部に離陸した。 彼らは、カリフォルニアのネイティブタイガーサンショウウオの倍以上の大きさに成長することができ、禁止されたトラサンショウウオを持ち帰った。 新種はすぐに地元の漁師のために良いことが判明したが、地元の生態系のために悪い：導入されたサンショウウオは、その親種を上回ることができ、ハイ すぐにカリフォルニアタイガーサンショウウオは完全に一掃される危険にさらされている自分自身を発見し、それは今日の絶滅危惧種のまま。