地球上の動植物種の急速な絶滅に関する最近の多数の報告に照らして、種分化のダイナミクス、つまり種がどのように形成され維持されるかを理解することが重要です。
種分化の多くのシナリオが提案され、分析されています。例えば、種分化は、異なる環境への適応、不適合な雑種の形成、または同種交配の進化（個体は自分自身に似た個体と繁殖する傾向がある）によって、分岐する個体群の物理的/地理的隔離によって促進される可能性があります。 .
新しい種が発生する可能性がある興味深い、論争の的となるシナリオの 1 つは、雑種種分化と呼ばれます。この方法では、2 つの種の接触に続いて、生成されるハイブリッド集団は、両方の親ソースとは遺伝的に異なります。このプロセスにより、独立した第 3 の新種が生まれます。潜在的なハイブリッド種の顕著な例には、ヘリコニウス蝶、イタリアのスズメ、ヒマワリのヒマワリが含まれます。ただし、ハイブリッド種分化が発生する可能性がある条件は、制限的である可能性があります。これは、ハイブリッド種分化がどのように発生するかを説明する提案された理論モデルによって示されています。重要なことに、このモデルでは、2 つの親集団が別々の種と見なされるほど異なっている必要がありますが、同時に必要なハイブリッド個体を形成できるほど十分に互換性がある必要があります。
さらに詳しく説明すると、ハイブリダイズする親種のハイブリッド種分化が最も起こりやすいゲノム上の特定の条件を理解したいと考えました。問題を単純化するために、ハイブリッド種分化の最小限の数学的モデルを構築しました。極小モデルとは、自然界で観測可能な生命現象を可能な限り少ない成分で再現したモデルです。最小限のモデルを構築して分析することで、研究者は生物学的現象の重要な要素を捉えて理解することができます。
私たちの仕事では、特定の形態の生殖隔離、すなわち接合後隔離に焦点を当てました。接合後の隔離がある場合、2 つの種の個体は互いに交配できますが、結果として生じる子孫は、生存能力がないか不妊になります。種間の接合後隔離の有名な例は、馬とロバの交配に起因するラバです。ラバは不妊であるため、進化の行き止まりを表しています (ラバによって運ばれる遺伝子は子孫に伝達されません)。
接合後隔離がどのように進化するかについて最もよく支持されているモデルは、Bateson-Dobzhansky-Muller モデル (発明者にちなんで名付けられた) です。このモデルは、地理的に隔離された集団で発生するランダムな遺伝的変化が、雑種でまとめられた場合にのみ有害な影響を示す可能性があることを説明しています.説得力のある方法で、Bateson-Dobzhansky-Muller モデルは、自然淘汰がどのように「見る」ことができず、結果として生じる接合後遺伝的不和合性 (相互作用する遺伝的変化と呼ぶか) に対して作用することを説明しています。
2 つの親種に関する生殖隔離、つまりハイブリッド種分化のためには、そのような遺伝的不和合性が少なくとも 2 対必要です。 1 つは、その親個体群のそれぞれから新種を分離するためのものです。したがって、我々 は 4 つの diallelic 遺伝子座の進化をモデル化します。ダイアレリック遺伝子座は、2 つの可能なバリアントを持つゲノム内の位置です。これらの遺伝子座のそれぞれで、祖先集団に存在していた遺伝的バリアントを「祖先」とラベル付けし、突然変異後に出現したバリアントを「派生」とラベル付けします。接合後分離は、各親集団に固有の派生バリアント間の遺伝的不適合性に起因します。雑種の種分化に最適な条件を研究するために、コンピューター シミュレーションを使用しました。
ゲノム内の遺伝的不和合性の相対的な位置が、雑種のスペシエーションを観察する確率にとって重要であることを示しました。具体的には、非互換性は互いに離れている必要がありますが、離れすぎないようにする必要があります。さらに、図 1 に示すように、ゲノムに含まれる 4 つの遺伝子座の順序によって、ハイブリッド種分化の確率が決定的に変化する可能性があります。
これらの結果は、経験的文献からの矛盾した観察を説明することができます。一方で、ハイブリッド種分化はめったに観察されません。一方、複数の雑種種分化イベントが同じ種間で報告されています。たとえば、イタリアのスズメでは、ハイブリッド種分化の 3 つの独立した例が報告されています。同様に、ハイブリッド種分化は、自然界と実験室の両方で、酵母の 2 種間で観察されています。私たちの予測と一致して、これらの調査結果は、ハイブリッド種分化プロセスの時折の再現性を強調しています。これは、雑種の種分化の発生が単純にランダムではないことを示しています。ある種の遺伝学により、一部の種のペアは、他の種よりも新しい雑種種を確立する可能性が高くなる可能性があります.
私たちの計算作業は、このパターンの潜在的な説明を提供し、ハイブリッド種分化の可能性について研究コミュニティで進行中の議論を解決するのに役立つ可能性があります.さらに、私たちの研究は、ハイブリッド種分化のための最良の条件についての仮説を提供し、将来的に経験的にテストすることができます.
保全生物学に関しては、交配は生物多様性の維持に害を及ぼすと同時に助長する可能性があるため、重要な問題です。人間の活動により、多くの種が新しい生息地に導入されました。これらの侵入種は在来種と競合または交配する可能性があり、在来種を失うリスクがあります。私たちの結果をこの問題に当てはめると、一部の種は遺伝的完全性を維持できるはずであり、したがって主に資源をめぐって競合しますが、他の種は侵入種からの遺伝物質の統合を許容します.これらのシナリオのどれが適用され、このプロセスが有益か有害かは、「遺伝的アーキテクチャ」、つまりゲノム内の相互作用し、潜在的に不適合な遺伝子座の位置に大きく依存する可能性があります.
したがって、私たちの研究は、2 つの種が生殖的に互いにどのように隔離されているかを知ることが、交配の結果を予測するために重要である可能性があることを意味します。これは、侵入種の脅威の下で適切な保護戦略を設計するための鍵となります.
これらの調査結果は、最近ジャーナル PLOS Genetics に掲載されたハイブリッド種分化のためのゴルディロックス ゾーンを求めてというタイトルの記事で説明されています。 この作業は、Instituto Gulbenkian de Ciência の Alexandre Blanckaert と Claudia Bank によって実施されました。
