stringtranslate.com

Especiación híbrida

Dos especies se aparean dando como resultado un híbrido apto que no puede aparearse con miembros de su especie parental.

La especiación híbrida es una forma de especiación en la que la hibridación entre dos especies diferentes conduce a una nueva especie, aislada reproductivamente de la especie parental. Anteriormente, se pensaba que el aislamiento reproductivo entre dos especies y sus progenitores era particularmente difícil de lograr, y por lo tanto se pensaba que las especies híbridas eran muy raras. Con el análisis de ADN volviéndose más accesible en la década de 1990, se ha demostrado que la especiación híbrida es un fenómeno bastante común, particularmente en plantas. [1] [2] En la nomenclatura botánica , una especie híbrida también se llama notoespecie . [3] Las especies híbridas son por naturaleza polifiléticas . [4]

Ecología

En ocasiones, un híbrido puede adaptarse mejor al entorno local que el linaje parental y, como tal, la selección natural puede favorecer a estos individuos. Si posteriormente se logra el aislamiento reproductivo , puede surgir una especie separada. El aislamiento reproductivo puede ser genético, ecológico , [5] conductual, espacial o una combinación de estos.

Si no se logra establecer el aislamiento reproductivo, la población híbrida puede fusionarse con una o ambas especies parentales. Esto dará lugar a una afluencia de genes extraños a la población parental, una situación llamada introgresión . La introgresión es una fuente de variación genética y puede, en sí misma, facilitar la especiación. Hay evidencia de que la introgresión es un fenómeno omnipresente en plantas y animales, [6] [7] incluso en humanos, [8] donde el material genético de los neandertales y los denisovanos es responsable de gran parte de los genes inmunes en poblaciones no africanas. [9] [10]

Restricciones ecológicas

Para que una forma híbrida persista, debe ser capaz de explotar los recursos disponibles mejor que cualquiera de las especies progenitoras, con las que, en la mayoría de los casos, tendrá que competir. Por ejemplo : si bien los osos pardos y los osos polares pueden ser capaces de aparearse y producir descendencia, un híbrido de oso pardo y polar es aparentemente menos adecuado para cualquiera de los nichos ecológicos de los progenitores que las propias especies progenitoras originales. Por lo tanto: aunque el híbrido es fértil (es decir, capaz de reproducirse y, por lo tanto, teóricamente podría propagarse) , es poco probable que esta pobre adaptación sustente el establecimiento de una población permanente. [11]

De la misma manera, los leones y los tigres se han superpuesto históricamente en una parte de su área de distribución y teóricamente pueden producir híbridos salvajes: ligres , que son un cruce entre un león macho y una tigresa, y tigones , que son un cruce entre un tigre macho y una leona; sin embargo, los tigres y los leones hasta ahora solo se han hibridado en cautiverio. [12] Tanto en los ligres como en los tigones, las hembras son fértiles y los machos son estériles. [12] Uno de estos híbridos (el tigón) porta genes inhibidores del crecimiento de ambos progenitores y, por lo tanto, es más pequeño que cualquiera de las especies parentales [12] y podría, en la naturaleza, competir con carnívoros más pequeños, por ejemplo, el leopardo . El otro híbrido, el ligre, termina siendo más grande que cualquiera de sus progenitores: alrededor de mil libras (450 kilogramos) completamente desarrollado. [12] No se conocen híbridos de tigre y león en estado salvaje, y las áreas de distribución de las dos especies ya no se superponen (los tigres no se encuentran en África, y si bien anteriormente había superposición en la distribución de las dos especies en Asia, ambas han sido extirpadas de gran parte de sus respectivas áreas de distribución históricas, y el león asiático ahora está restringido al Parque Nacional del Bosque de Gir , donde los tigres están prácticamente ausentes). [13]

Algunas situaciones pueden favorecer a las poblaciones híbridas. Un ejemplo es la rápida renovación de los tipos de ambientes disponibles, como la fluctuación histórica del nivel del agua en el lago Malawi , una situación que generalmente favorece la especiación. [14] Una situación similar se puede encontrar cuando especies estrechamente relacionadas ocupan una cadena de islas . Esto permitirá que cualquier población híbrida actual se traslade a nuevos hábitats desocupados, evitando la competencia directa con las especies parentales y dando a una población híbrida tiempo y espacio para establecerse. [15] [5] La genética también puede favorecer ocasionalmente a los híbridos. En el Parque Nacional Amboseli en Kenia, los babuinos amarillos y los babuinos anubis se cruzan regularmente. Los machos híbridos alcanzan la madurez antes que sus primos de raza pura, lo que crea una situación en la que la población híbrida puede, con el tiempo, reemplazar a una o ambas especies parentales en el área. [16]

Genética de la hibridación

La genética es más variable y maleable en las plantas que en los animales, probablemente reflejando el mayor nivel de actividad en los animales. [ cita requerida ] La genética de los híbridos necesariamente será menos estable que la de las especies que evolucionan a través del aislamiento, lo que explica por qué las especies híbridas parecen ser más comunes en plantas que en animales. [ cita requerida ] Muchos cultivos agrícolas son híbridos con conjuntos de cromosomas dobles o incluso triples. Tener múltiples conjuntos de cromosomas se llama poliploidía . La poliploidía suele ser fatal en animales donde los conjuntos de cromosomas adicionales alteran el desarrollo fetal , pero a menudo se encuentra en plantas. [17] Una forma de especiación híbrida que es relativamente común en las plantas ocurre cuando un híbrido infértil se vuelve fértil después de duplicar el número de cromosomas .

La hibridación sin cambio en el número de cromosomas se denomina especiación híbrida homoploide . [1] Esta es la situación que se encuentra en la mayoría de los híbridos animales. Para que un híbrido sea viable, los cromosomas de los dos organismos tendrán que ser muy similares, es decir, las especies parentales deben estar estrechamente relacionadas, o de lo contrario la diferencia en la disposición de los cromosomas hará que la mitosis sea problemática. Con la hibridación poliploide, esta restricción es menos aguda. [ cita requerida ]

Los números de cromosomas supernumerarios pueden ser inestables, lo que puede conducir a la inestabilidad en la genética del híbrido. La rana comestible europea parece ser una especie, pero en realidad es un híbrido semipermanente triploide entre ranas de charca y ranas de pantano . [18] En la mayoría de las poblaciones, la población de ranas comestibles depende de la presencia de al menos una de las especies parentales para mantenerse, ya que cada individuo necesita dos conjuntos de genes de una especie parental y uno de la otra. Además, el gen de determinación del sexo masculino en los híbridos solo se encuentra en el genoma de la rana de charca, lo que socava aún más la estabilidad. [19] Tal inestabilidad también puede conducir a una rápida reducción del número de cromosomas, creando barreras reproductivas y permitiendo así la especiación. [ cita requerida ]

Especiación híbrida en animales

Especies de Heliconius estrechamente relacionadas

Especiación híbrida homoploide

La especiación híbrida en animales es principalmente homoploide . Aunque se cree que no es muy común, unas pocas especies animales son el resultado de la hibridación, principalmente insectos como las moscas de la fruta tefrítidas que habitan en las plantas Lonicera [20] y las mariposas Heliconius , [21] [22] así como algunos peces , [15] un mamífero marino, el delfín clímene , [23] algunas aves. [24] y ciertos sapos Bufotes . [25]

Un ave es una forma sin nombre del pinzón de Darwin de la isla de Galápagos de Daphne Major, descrita en 2017 y probablemente fundada a principios de la década de 1980 por un pinzón de cactus de Española macho de la isla Española y un pinzón terrestre mediano hembra de Daphne Major. [26] Otro es el gran págalo , que tiene una sorprendente similitud genética con el págalo pomarino físicamente muy diferente ; la mayoría de los ornitólogos [ ¿quiénes? ] ahora asumen que es un híbrido entre el págalo pomarino y uno de los págalos del sur. [27] El saltarín de corona dorada se formó hace 180.000 años por hibridación entre los saltarines de corona nevada y de corona ópalo . [28]

Un estudio de ADN de 2021 determinó que el mamut colombino de América del Norte era una especie híbrida entre mamuts lanudos y otro linaje, descubierto en Krestovka , descendiente de mamuts esteparios . Las dos poblaciones se habían separado del mamut estepario ancestral a principios del Pleistoceno. El análisis del material genético recuperado de sus restos mostró que la mitad de la ascendencia de los mamuts colombinos se originó a partir del linaje Krestovka y la otra mitad a partir de mamuts lanudos, y que la hibridación ocurrió hace más de 420.000 años, durante el Pleistoceno Medio . Esta es la primera evidencia de especiación híbrida obtenida a partir de ADN prehistórico. [29] [30]

Híbridos múltiples durante la divergencia rápida

Las especies que divergen rápidamente a veces pueden formar múltiples especies híbridas, dando lugar a un complejo de especies , como varios géneros de peces cíclidos físicamente divergentes pero estrechamente relacionados en el lago Malawi . [14] El género de patos Anas (ánades reales y cercetas) tiene una historia de divergencia muy reciente, muchas de las especies son interfértiles y se cree que algunas de ellas son híbridas. [31] [32] Si bien las especies híbridas generalmente parecen raras en los mamíferos, [15] el lobo rojo americano parece ser una especie híbrida del complejo de especies Canis , entre el lobo gris y el coyote . [33] La hibridación puede haber llevado a las mariposas Heliconius ricas en especies , [34] aunque esta conclusión ha sido criticada. [35]

Especiación híbrida en plantas

La especiación híbrida ocurre cuando dos linajes divergentes (por ejemplo, especies) con historias evolutivas independientes entran en contacto y se cruzan. La hibridación puede dar lugar a la especiación cuando las poblaciones híbridas quedan aisladas de los linajes parentales, lo que conduce a la divergencia con respecto a las poblaciones parentales.

Especiación híbrida poliploide

En los casos en que los híbridos de primera generación son viables pero infértiles, la fertilidad puede restaurarse mediante la duplicación del genoma completo (poliploidía), lo que da como resultado el aislamiento reproductivo y la especiación poliploide. La especiación poliploide se observa comúnmente en las plantas porque su naturaleza les permite soportar duplicaciones del genoma. Los poliploides se consideran una nueva especie porque la ocurrencia de una duplicación del genoma completo impone barreras poscigóticas, que permiten el aislamiento reproductivo entre las poblaciones parentales y la descendencia híbrida. Los poliploides pueden surgir a través de mutaciones de un solo paso o a través de puentes triploides. En las mutaciones de un solo paso, los alopoliploides son el resultado de gametos no reducidos en cruces entre linajes divergentes. Los híbridos F1 producidos a partir de estas mutaciones son infértiles debido a la falla del apareamiento bivalente de cromosomas y la segregación en gametos, lo que conduce a la producción de gametos no reducidos por meiosis de división simple, lo que da como resultado gametos diploides (2N) no reducidos. Los puentes triploides se producen con baja frecuencia en las poblaciones y se producen cuando los gametos no reducidos se combinan con gametos haploides (1N) para producir una descendencia triploide que puede funcionar como un puente para la formación de tetraploides. [36] En ambos casos, los híbridos poliploides se aíslan reproductivamente de los progenitores debido a la diferencia de ploidía. Los poliploides logran permanecer en las poblaciones porque generalmente experimentan menos depresión endogámica y tienen mayor autofertilidad. [36] [37]

Especiación híbrida homoploide

La especiación homoploide (diploide) es otro resultado de la hibridación, pero los híbridos siguen siendo diploides. Es menos común en las plantas que la especiación poliploide porque, sin duplicación del genoma, el aislamiento genético debe desarrollarse a través de otros mecanismos. Los estudios sobre poblaciones híbridas diploides de lirios de Luisiana muestran cómo estas poblaciones ocurren en zonas híbridas creadas por perturbaciones y ecotonos (Anderson 1949). Los nichos nuevos pueden permitir la persistencia de linajes híbridos. Por ejemplo, las especies híbridas establecidas de girasol ( Helianthus ) muestran fenotipos transgresivos y muestran divergencia genómica que las separa de las especies parentales. [38]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Arnold, ML (1996). Hibridación natural y evolución . Nueva York: Oxford University Press. pág. 232. ISBN 978-0-19-509975-1.
  2. ^ Wendel, J F. y Doyle, JJ (1998): Secuenciación de ADN. En Molecular Systematics of Plants II . Editores: DE Soltis, PS Soltis y JJ Doyle. Kluwer, Boston, págs. 265–296.
  3. ^ McNeill, J.; Barrie, Francia; Buck, WR; Demoulin, V.; Greuter, W.; Hawksworth, DL; Herendeen, PS; Knapp, S.; Marhold, K.; Prado, J.; Prud'homme Van Reine, WF; Smith, GF; Wiersema, JH; Turland, Nueva Jersey (2012). Código Internacional de Nomenclatura para algas, hongos y plantas (Código de Melbourne) adoptado por el Decimoctavo Congreso Botánico Internacional Melbourne, Australia, julio de 2011. Vol. Regnum Vegetabile 154. ARG Gantner Verlag KG. ISBN 978-3-87429-425-6.Artículo H.1
  4. ^ Hörandl, E.; Stuessy, TF (2010). "Grupos parafiléticos como unidades naturales de clasificación biológica". Taxon . 59 (6): 1641–1653. doi :10.1002/tax.596001.
  5. ^ ab Marqués, I.; Draper, D.; López-Herranz, ML; Garnatje, T.; Segarra-Moragues, JG; Catalán, P. (03-11-2016). "Los cambios climáticos pasados ​​facilitaron la especiación homoploide en tres festucas espinosas de montaña (Festuca, Poaceae)". Informes científicos . 6 (1): 36283. Código bibliográfico : 2016NatSR...636283M. doi :10.1038/srep36283. ISSN  2045-2322. PMC 5093761 . PMID  27808118. 
  6. ^ Dowling TE; Secor CL (1997). "El papel de la hibridación y la introgresión en la diversificación de los animales". Revista anual de ecología y sistemática . 28 : 593–619. doi :10.1146/annurev.ecolsys.28.1.593.
  7. ^ Bullini L (1994). "Origen y evolución de especies animales híbridas". Tendencias en ecología y evolución . 9 (11): 422–426. doi :10.1016/0169-5347(94)90124-4. PMID  21236911.
  8. ^ Holliday TW (2003). "Conceptos de especie, reticulaciones y evolución humana". Antropología actual . 44 (5): 653–673. doi :10.1086/377663. S2CID  85569586.
  9. ^ Mendez, FL; Watkins, JC; Hammer, MF (12 de enero de 2013). "Origen neandertal de la variación genética en el grupo de genes de inmunidad OAS". Biología molecular y evolución . 30 (4): 798–801. doi : 10.1093/molbev/mst004 . PMID  23315957.
  10. ^ Méndez, FL (2012). Introgresión arcaica y selección natural en la evolución de los humanos modernos: un estudio de la variación genética en los loci que contienen los genes inmunes OAS1 y STAT2 (tesis doctoral). Universidad de Arizona . Consultado el 6 de diciembre de 2013 .
  11. ^ "El oso abatido en los Territorios del Noroeste era un híbrido de oso pardo y oso polar". Cbc.ca. 30 de abril de 2010. Archivado desde el original el 5 de julio de 2010. Consultado el 9 de marzo de 2011 .
  12. ^ abcd Mott, M. (5 de agosto de 2005). Recuperado el 13 de febrero de 2013 de Liger Facts. Big Cat Rescue
  13. ^ "Preguntas frecuentes". Proyecto de investigación sobre leones de la Universidad de Minnesota . Archivado desde el original el 7 de agosto de 2011. Consultado el 28 de junio de 2011 .
  14. ^ ab Genner, MJ; Turner, GF (diciembre de 2011). "Hibridación antigua y novedad fenotípica en la radiación de los peces cíclidos del lago Malawi". Molecular Biology and Evolution . 29 (publicado en línea): 195–206. doi : 10.1093/molbev/msr183 . PMID  22114359.
  15. ^ abc Larsen, PA; Marchán-Rivadeneira, MR; Baker, RJ (5 de enero de 2010). "La hibridación natural genera un linaje de mamíferos con características de especie". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (25): 11447–11452. Bibcode :2010PNAS..10711447L. doi : 10.1073/pnas.1000133107 . PMC 2895066 . PMID  20534512. 
  16. ^ Charpentier y otros (2012). "La estructura genética en una zona híbrida dinámica de babuinos corrobora las observaciones de comportamiento en una población híbrida". Ecología molecular . 21 (3): 715–731. Bibcode :2012MolEc..21..715C. doi :10.1111/j.1365-294X.2011.05302.x. PMID  21988698. S2CID  940441.
  17. ^ von Wettstein, F. (1927). "Die Erscheinung der Heteroploidie, besonders im Pflanzenreich". Ergebnisse der Biologie . vol. 2. págs. 311–356. doi :10.1007/978-3-642-49712-4_5. ISBN 978-3-642-49433-8.
  18. ^ Frost, Grant, Faivovich, Bain, Haas, Haddad, de Sá, Channing, Wilkinson, Donnellan, Raxworthy, Campbell, Blotto, Moler, Drewes, Nussbaum, Lynch, Green y Wheeler 2006. El árbol de la vida de los anfibios. Boletín del Museo Americano de Historia Natural. Número 297. Nueva York. Publicado el 15 de marzo de 2006.
  19. ^ Guldager Christiansen, D. (2010): Estructura genética y dinámica de poblaciones de ranas comestibles totalmente híbridas. Tesis doctoral para la Universidad de Zúrich . 140 páginas
  20. ^ Schwarz, Dietmar; et al. (2005). El cambio de hospedador a una planta invasora desencadena una rápida especiación híbrida animal. Nature 436 (7050): 546–549. doi:10.1038/nature03800. PMID  16049486.
  21. ^ Mavárez, J., Salazar, C., Bermingham, E., Salcedo, C., Jiggins, CD, & Linares, M. 2006. Especiación por hibridación en mariposas Heliconius. Nature (Londres) 441:868-871
  22. ^ Heliconius Genome Consortium. 2012. "El genoma de la mariposa revela un intercambio promiscuo de adaptaciones miméticas entre especies". Nature 487:94-98.
  23. ^ Bhanoo, Sindya (13 de enero de 2014). «Los científicos encuentran un híbrido raro de otras dos especies de delfines» . The New York Times . Archivado desde el original el 21 de febrero de 2014. Consultado el 20 de enero de 2014 .
  24. ^ Ottenburghs, Jente (2018). "Explorando el continuo de especiación híbrida en aves". Ecología y evolución . 8 (24): 13027–13034. Bibcode : 2018EcoEv...813027O . doi : 10.1002/ece3.4558 . ISSN  2045-7758. PMC 6308868 . PMID  30619602. 
  25. ^ Betto-Colliard, C.; S. Hofmann; R. Sermier; N. Perrin; M. Stöck (2018). "Profunda divergencia genética y contribuciones asimétricas del genoma parental como características de la especiación híbrida en sapos poliploides". Actas de la Royal Society B: Biological Sciences . 285 (1872): 1872. doi :10.1098/rspb.2017.2667. PMC 5829204 . PMID  29436499. 
  26. ^ Lamichhaney, Sangeet; Han, Fan; Webster, Matthew T.; Andersson, Leif; Grant, B. Rosemary; Grant, Peter R. (2018). "Especiación híbrida rápida en los pinzones de Darwin". Science . 359 (6372): 224–228. Bibcode :2018Sci...359..224L. doi : 10.1126/science.aao4593 . PMID  29170277.
  27. ^ Furness, RW; Hamer, K. (2003). "Skuas and Jaegers" (Págalos y jaegers) . En Christopher Perrins (ed.). Firefly Encyclopedia of Birds (Enciclopedia de aves de Firefly) . Firefly Books. págs. 270–273. ISBN 978-1-55297-777-4.
  28. ^ "Primera especie de ave híbrida de la Amazonia: una mirada más cercana a la genética y las plumas revela la primera especie de ave híbrida que vive en la selva amazónica". ScienceDaily . Consultado el 1 de enero de 2018 .
  29. ^ van der Valk, T.; Pečnerová, P.; Díez-del-Molino, D.; Bergstrom, A.; Oppenheimer, J.; Hartmann, S.; Xenikoudakis, G.; Thomas, JA; Dehasque, M.; Sağlıcan, E.; Fidan, F. Rabia; Barnes, I.; Liu, S.; Somel, M.; Heintzman, PD; Nikolskiy, P.; Shapiro, B.; Skoglund, P.; Hofreiter, M.; Lister, AM; Götherström, A.; Dalén, L. (2021). "El ADN de un millón de años arroja luz sobre la historia genómica de los mamuts". Naturaleza . 591 (7849): 265–269. Código Bibliográfico : 2021Natur.591..265V. doi :10.1038/s41586-021-03224-9. ISSN  1476-4687. PMC 7116897. PMID 33597750  . 
  30. ^ Callaway, E. (2021). "Genomas de mamut de un millón de años rompen récord de ADN antiguo más antiguo". nature.com . Vol. 590, no. 7847. págs. 537–538. doi :10.1038/d41586-021-00436-x . Consultado el 29 de enero de 2023 .
  31. ^ Una especie de tamaño mediano: Bernor, RL; Kordos, L. y Rook, L. (eds): Avances recientes en la investigación multidisciplinaria en Rudabánya, Mioceno tardío (MN9), Hungría: un compendio Archivado el 28 de junio de 2007 en Wayback Machine . Paleontographica Italiana 89 : 3–36.
  32. ^ Grant, Peter R.; Grant, B. Rosemary (10 de abril de 1992). "Hibridación de especies de aves". Science . 256 (5054): 193–197. Bibcode :1992Sci...256..193G. doi :10.1126/science.256.5054.193. PMID  17744718. S2CID  36528284.
  33. ^ Esch, Mary (31 de mayo de 2011). «Estudio: los lobos orientales son híbridos con los coyotes». The Huffington Post . Consultado el 1 de junio de 2011 .
  34. ^ Mallet, James; Beltrán, M.; Neukirchen, W.; Linares, M. (2007). "Hibridación natural en mariposas heliconiinas: el límite de las especies como un continuo". BMC Evolutionary Biology . 7 (1): 28. Bibcode :2007BMCEE...7...28M. doi : 10.1186/1471-2148-7-28 . PMC 1821009 . PMID  17319954. 
  35. ^ Brower, AVZ (2011). "¿Especiación híbrida en mariposas Heliconius? Una revisión y crítica de la evidencia". Genetica . 139 (2): 589–609. doi :10.1007/s10709-010-9530-4. PMC 3089819 . PMID  21113790. 
  36. ^ ab Ramsey, Justin; Schemske, Douglas W. (noviembre de 2002). "Neopoliploidía en plantas con flores". Revista anual de ecología y sistemática . 33 (1): 589–639. doi :10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150437. ISSN  0066-4162.
  37. ^ Rausch, Joseph H.; Morgan, Martin T. (2005). "El efecto de la autofecundación, la depresión endogámica y el tamaño de la población en el establecimiento autopoliploide". Evolución . 59 (9): 1867–1875. doi :10.1554/05-095.1. ISSN  0014-3820. PMID  16261725. S2CID  198155476.
  38. ^ Rieseberg, Loren H.; Van Fossen, Chrystal; Desrochers, Andrée M. (mayo de 1995). "Especiación híbrida acompañada de reorganización genómica en girasoles silvestres". Nature . 375 (6529): 313–316. Bibcode :1995Natur.375..313R. doi :10.1038/375313a0. ISSN  0028-0836. S2CID  4358931.