Распространение эволюционного потенциала, полученного от гибридизации
Адаптивная радиация — быстрое образование множества новых видов от одного предка — является ключевой темой в эволюционной биологии. Такие радиации часто демонстрируют удивительную повторяемость, когда одна линия переживает несколько эпизодов адаптивной радиации в разных местах и в разное время, что указывает на её исключительный эволюционный потенциал.
Исследователи из Швейцарского федерального института водных наук и технологий и Университета Тохоку создали новую индивидуально-ориентированную модель, которая симулирует эволюцию экосистемы виртуальных организмов. Модель проливает свет на причины повторяющейся адаптивной радиации и роль гибридизации в этом процессе.
Гибридизация — скрещивание разных видов — создаёт огромное генетическое разнообразие, смешивая и рекомбинируя генетический материал. Это разнообразие может способствовать быстрой адаптивной радиации в незанятые экологические ниши. Однако гибридизация создаёт большое генетическое разнообразие локально и на короткий срок, поэтому одновременное существование гибридизации и свободных ниш — редкость. Из-за этого гибридизация казалась маловероятным объяснением повторяющихся радиаций в одной линии.
Однако недавнее геномное исследование адаптивных радиаций африканских цихлид заставило пересмотреть эту точку зрения. Оно показало, что генетическое разнообразие, возникшее в результате древней гибридизации, постоянно повысило эволюционный потенциал потомков и способствовало повторным адаптивным радиациям этой линии в нескольких географически удалённых озёрах — одна из которых началась более чем через 100 000 лет после события гибридизации.
Чтобы решить этот теоретический парадокс, Котаро Кагава и его коллега Оле Зеехаузен использовали свою модель для симуляции эволюционной динамики после гибридизации в различных географических, экологических и исторических сценариях. Результаты более 15 000 симуляций дали два ключевых вывода:
- Генетическое разнообразие от гибридизации географически распространяется и сохраняется долго только если гибридная популяция разделяется на изолированные суб-линии. Последующая вторичная гибридизация этих суб-линий потенциально может восстановить генетические полиморфизмы от предковой гибридизации в местах, далёких от места её возникновения, и спустя долгое время после неё.
- Генетическое разнообразие, созданное одним событием гибридизации, может привести к нескольким независимым эпизодам адаптивной радиации, разделённым во времени и пространстве, если экологические и географические условия способствуют временной изоляции и последующему смешению суб-линий.
«Эти результаты дают не только объяснение повторяющейся адаптивной радиации африканских цихлид, но и новое понимание: исключительное генетическое разнообразие, однажды возникшее в результате редкого события гибридизации, может значительно влиять на макроэволюционные тенденции всей клады в больших пространственных и временных масштабах», — отметил доктор Кагава.