Információ

Megfigyeltünk -e valaha két drosophila törzset, amelyek a reproduktív izolációt fejlesztették ki a laboratóriumokban?


Háttér

A fajok standard definíciója a reproduktív izoláció fogalmára utal. Ha két nemzetséget reproduktív módon elszigeteltnek találunk, akkor ezt a két nemzetséget különböző fajoknak tekintjük. Kérdésem a Drosophila sp. laboratóriumok követése a kísérleti fejlődés miatt.

Kérdés

Kimutattuk-e valaha, hogy két Drosophila sp. azok a törzsek, amelyek kezdetben kereszteződhettek (természetben vagy laboratóriumokban), a laboratóriumok mesterséges szelekciója (és sodródása és mutációi) révén alakultak ki, hogy végül már nem tudnak egymást keresztezni sem a pre-, sem a posztigotikus izoláció miatt (lásd wiki)? Vagy, más szóval, bizonyítottuk -e valaha, hogy két drosophila vonal különböző fajokká fejlődött (reprodukciós izoláció meghatározása) a laboratóriumi kísérletek során?

Ha nem, észleltünk -e valaha részleges szaporodási izolációt, például a beltenyésztési depressziót?


Megjegyzés: Ezt a kérdést a @LotusBiology motiválta, mert nem tudta megkapni a várt válaszokat, mert nem tudott feltenni olyan kérdéseket, amelyekre esetleg meg lehet válaszolni! Tehát ezt a kérdést akartam feltenni, amely valahogy megfelel ennek a kérdésnek, amit ő/ő tett fel (most várakozó)

A faj fogalmával kapcsolatos további információkért tekintse meg a Hogyan keveredhettek az emberek a neandervölgyiekkel, ha mi egy másik faj vagyunk?


A rizs és a só $^1 $ tenyésztett gyümölcslegyek 35 generáción keresztül, és a legyek egy vonalából két csoportot hoztak létre, amelyek reproduktív módon elkülönültek egymástól. Nem tudtak keresztezni, mert már nem ugyanabban a környezetben szaporodtak. A „faj” meghatározásától függően ez lehet a mesterséges fajképzés esete.

$^1$Rice WR, Salt GW (1988), Speciation via disruptive szelekció az élőhelypreferencián: kísérleti bizonyítékok". The American Naturalist 131 (6): 911-917.


Diane Dodd kísérletei a Drosophila pseudoobscura-val egy másik példa a laboratóriumi alapú specifikációra.

http://www.jstor.org/stable/2409365?__átirányítva

Összefoglalva-négy olyan populációt fejlesztettek ki a laboratóriumban, amelyek mindegyike alkalmazkodott a keményítőalapú étrendhez és a maltóz alapú étrendhez, hogy teszteljék a párzási preferenciákra gyakorolt ​​hatásokat; összehasonlítva a véletlenszerűen várt khi-négyzet tesztekkel, 16 kombinációból 11 nagyobb izolációt mutatott, mint azt véletlenül várták – ez erős bizonyíték az asszortatív párosításra.

Egy alternatív link a dokumentum PDF-jéhez itt található: http://www.sulfide-life.info/mtobler/images/stories/readings/dodd%201989%20evolution.pdf


Referencia:

Dodd, Diane M. B. (1989. szeptember). „A reproduktív izoláció az adaptív divergencia következményeként Drosophila pszeudoobszcura". Evolúció 43 (6): 1308-1311. doi: 10.2307/2409365.


Reproduktív izoláció

Egységes kiválasztás (mutációs sorrend szerinti specifikáció)

A reproduktív izoláció kialakulhat a mutációs sorrendű speciáció folyamata során is, amelyet a reproduktív izoláció evolúciójaként határoznak meg, különböző előnyös mutációk rögzítése révén, különböző populációkban, amelyek hasonló szelekciós nyomást szenvednek, vagyis egységes szelekciót. Lényegében a különböző populációk különböző genetikai megoldásokat találnak ugyanarra a szelektív problémára. Viszont a különböző genetikai megoldások (azaz a mutációk) összeegyeztethetetlenek egymással, reproduktív elszigetelődést okozva. Az ökológiai specifikáció során két allél előnyben részesül két populáció között. Ezzel szemben a mutációs sorrendben történő specifikáció során mindkét populációban ugyanazokat az allélokat részesítik előnyben, de divergencia akkor is előfordul, mert véletlenül a populációk nem szereznek azonos mutációkat, vagy nem azonos sorrendben rögzítik azokat. Az eltérés tehát sztochasztikus, de a folyamat szelekciót foglal magában, és így különbözik a véletlenszerű genetikai sodródástól. A szelekció ökológiai alapú lehet a mutációs sorrendben, de az ökológia önmagában nem részesíti előnyben a divergenciát, és nem várható összefüggés az ökológiai divergencia és a reproduktív elszigeteltség között. Hogyan keletkezhet a mutációs sorrendben való specifikáció? Az ivaros szelekció mutációs sorrendű speciációt okozhat, ha a reproduktív izoláció a hasonló ökológiai környezetben élő különböző populációkban alternatív előnyös mutációk rögzítése révén alakul ki.


Furfurál

Genotoxicitás

A Furfural negatív lett Drosophila öröklődő transzlokációs tesztben és több törzsben Szalmonella fordított mutációs tesztek, kivéve a TA100 -mal végzett enyhe pozitív eredményt. Ennek ellenére több esetben pozitív eredményekről számoltak be in vitro emlőssejtekkel végzett vizsgálatok metabolikus aktivátorok hiányában. Ezek közé tartozik a timidin-kináz génmutáció egér limfómában, kromoszóma-rendellenességek a kínai hörcsög petefészekben és V79 sejtekben, valamint az orsórost károsodása tenyésztett emberi vérsejtekben. Azt találták, hogy a furfurol a borjú csecsemőmirigy-DNS-ében törést vált ki in vitro elsősorban az adenin -timin bázispárokkal reagálva. Ezenkívül a furfurol nem specifikus DNS-károsodást okozott a re-assay során Bacillus subtilis és testvér kromatid csere (SCE) humán limfocitákban metabolikus aktiválás hiányában.

In vivo, intraperitoneális injekció nem eredményezett SCE -t és kromoszóma -rendellenességeket az egér csontvelősejtjeiben. Azonban, ras onkogén aktivációt találtak furfurollal kezelt B6C3F1 egerek májtumoraiban.


EREDMÉNYEK

Az evolúciós EST-szűrő azonosítja a jelölt női reproduktív géneket:

A boncolásból cDNS könyvtárat építettünk D. simulans női reproduktív traktusok mínusz petefészkek. A petefészkeket kizártuk, mert az embrionális fejlődés szempontjából fontos átiratok sokféleségét fejezik ki, és szerettük volna gazdagítani a cDNS -könyvtárunkat a reproduktív hámban expresszált vagy onnan kiválasztott jelölt molekulák számára. Elvégeztük cDNS-könyvtárunk differenciális hibridizációs szűrését 32P-vel jelölt cDNS-sel, amely teljes felnőtt férfiból készült. D. simulans. Az alacsony és nem hibridizáló klónokat további elemzésre választottuk ki, hogy gazdagítsuk az elemzendő EST -gyűjteményt azok számára, akik domináns expressziót mutatnak a női reproduktív traktusokban (bár mindkét nemben alacsony szinten kifejezett átiratok még mindig jelen vannak). Fontos megjegyezni, hogy nem minden, a szaporodásban fontos fehérje nőstényspecifikus vagy dúsított. Mint ilyen, megközelítésünk kiszűrhetett néhány nem-nem specifikus gént, amelyek termékei nőkben kölcsönhatásba lépnek a hím fehérjékkel. Azonban a bőséges általános molekulák, például az aktin, a tubulin stb. kiszűrésének szükségessége kritikussá tette, hogy ezt a lépést beépítsük a képernyőn. 960 klónt választottunk ki szekvenálásra. Ezek közül 𾄀 bp szekvenciát tudtunk leolvasni 908 klónra. Ezeket használták fel további elemzésekhez.

A 908 EST 526 független génnek felelt meg. Azokra a génekre összpontosítottunk, amelyek várhatóan extracelluláris vagy sejtfelszíni molekulákat kódolnak, mivel potenciálisan receptorai vagy kötőpartnerei lehetnek az Acps-nek vagy a spermának, vagy részt vehetnek a hímektől független extracelluláris folyamatokban. Bioinformatikai megközelítést alkalmaztunk a megjósolt szekréciós szignálszekvenciával és/vagy transzmembrán doménekkel rendelkező fehérjéket kódoló gének azonosítására. A jelsorozat azonosítása az első kódoló exon helyes előrejelzésén alapul. Mivel a kezdeti exonokat hírhedten nehéz megjósolni (D avuluri et al. 2001) és egyes fehérjéknek belső szekréciós jelei vannak, olyan géneket is bevontunk, amelyek egy vagy több előre jelzett transzmembrán régiót tartalmaznak. Harmincöt, előre jelzett szignálszekvenciával és transzmembrán doménnel kódolt fehérje, 75-nek csak egy előre jelzett szignálszekvencia volt, 59-nek pedig előre jelzett transzmembrán domén, de nem volt előre jelzett szekvenciája.

Számos hím reproduktív fehérje az adaptív evolúció molekuláris aláírását mutatja, és számos hipotézis, amelyek ezt a gyors evolúciót magyarázzák, hasonló mintázatot jósolna a női fehérjék esetében, amelyekkel kölcsönhatásba lépnek. Így az evolúciós információkat beépítettük a képernyőnkbe azáltal, hogy az EST-einket ebből származtattuk D. simulans, amely lehetővé teszi azok összehasonlítását feltételezett ortológjaikkal a befejezett D. melanogaster genom. Ezután kiszámítottuk a szinonim (néma, dS) és nem szinonim szubsztitúció (aminosav -helyettesítési változások, dN) maximális valószínűségű módszerek alkalmazásával (G oldman és Y ang 1994). Az átlagos dN/dS A 461 fehérjét kódoló EST aránya 0,15 ± 0,25 (az átlaggal dN lévén 0,013 és dS ami 0,091).

Az adaptív evolúció aláírása a dN/dS aránya jelentősen meghaladja az 1-et, mivel szigorú semlegesség mellett egyenlő számú nem szinonim és szinonim szubsztitúció várható, normalizálva a génben előforduló lehetséges nem szinonim és szinonim változások számára. Célunk azonban itt az, hogy genomiális szűrő segítségével azonosítsuk azokat a jelölt géneket, amelyeket pozitív szelekciónak vetettek alá, esetleg csak a kodonok egy kis részhalmazában. Például az emlős tojáshéj fehérjék (ZP fehérjék) általános dN/dS 𢏀.5 aránya, de a részletes elemzés alapján, amely magában foglalja a dN/dS a webhelyek közötti arány maximális valószínűséggel (Y ang et al. 2000) kimutatható, hogy ezek a gének pozitív szelekciónak vannak kitéve (S wanson et al. 2001b) egy olyan kodonosztállyal, amelynek a dN/dS ratio > 1. Ezért a szakirodalomban felmértük az Y ang módszerét használó cikkeket et al. (2000) az adaptív evolúció kimutatására a variációk elemzésén keresztül dN/dS oldalak közötti arány. Ábrázoltuk a pozitív szelekcióra utaló gének arányát az összességükhöz viszonyítva dN/dS arány az 1. ábrán. A dN/dS aránya Ϡ.5, 20 elemzett génből 19 statisztikai bizonyítékot mutatott az adaptív evolúcióra, ami azt sugallja, hogy ez ésszerű érték lehet azon jelölt gének azonosításához, amelyek adaptív evolúciónak voltak kitéve. Az 1. ábrán szereplő gének, amelyek a dN/dS A 0,3 és a#x020130,5 arány szintén magas arányt tartalmaz, amelyek statisztikus bizonyítékokat mutatnak az adaptív evolúcióról alaposabb vizsgálat során. elemzésünkben). A gének, referenciák és összefoglaló információk online kiegészítő anyagként elérhetők a http://www.genetics.org/supplemental/ címen az 1. ábrán elemzett 70 génhez. Bár a bejelentett 70 génnek csak 25% -a nem mutatott statisztikai bizonyítékot az adaptív evolúcióra a későbbi PAML -elemzés során, a pozitív szelekció alatt álló gének aránya minden bizonnyal túlbecsült, mivel nincsenek olyan jelentések, amelyek nem mutatták ki az adaptív evolúciót. Mindazonáltal, gének általános dN/dS A Ϡ.5 arány nagyobb valószínűséggel került adaptív evolúciónak alá, és így jó jelöltek a további tanulmányozáshoz. EST szűrésünkben az összesen 461 fehérjét kódoló génből 27 rendelkezik dN/dS arányok Ϡ,5 (2. ábra), beleértve a nyolc jelölt receptorfehérjét (amelyek szignálszekvenciákat és/vagy transzmembrán régiókat tartalmaznak, és#x0003b 1. táblázat).

70 gén elemzése, az adaptív evolúció kimutatására vonatkozó publikált kutatási cikkekből a variációk elemzésével dN/dS helyek közötti arány Y ang módszerrel et al. (2000). További információk és hivatkozások online kiegészítő anyagként találhatók a http://www.genetics.org/supplemental/ címen.

Telek dN vs. dS a 461 D. simulans EST-ek, amelyek megfeleltek a fehérjét kódoló régióknak D. melanogaster gének. A szilárd vonal a semleges elvárás dN/dS = 1. A szaggatott vonal a határértéke dN/dS = 0,5 jelölt gének azonosítására szolgál, amelyek esetleg pozitív szelekciónak voltak kitéve.

ASZTAL 1

Az EST-ek osztályozása evolúciós és bioinformatikai elemzések alapján

OsztályozásGének számaCD -k számadSdNdN/dSNo. with
dN/dS > 0.5
SS és TM0.1020.0090.14
SS0.1110.0230.23
TM0.0990.0150.13
Minden jelölt együtt1691520.1050.0170.17
Nem jelöltek3573090.0840.0110.1419
Összes5264610.0910.0130.1527

SS, szignálszekvencia; TM, transzmembrán régió; Az összes jelölt együttesen, az SS és/vagy TM doménnel rendelkezők;, nem jelöltek, hiányzott a TM és/vagy SS domén; Az összes, az EST képernyőn azonosított gén; No. cds, a fehérjét kódoló szekvenciát tartalmazó EST-ek száma.

A női reproduktív traktus evolúciós EST megközelítésével azonosított gének egy része olyan ORF szekvenciákat jósolt, amelyek összhangban vannak a Drosophila reproduktív fehérjék valószínű funkcióival. Tizenhat előre jelzett peptidázt és nyolc előrejelzett proteáz inhibitort találtunk. Legalább két Drosophila hím spermium folyadékfehérje, amelyek nőstényekbe kerülnek, proteolitikus hasításon mennek keresztül (M onsma et al. 1990; B ertram et al. 1996), és legalább egy esetben ez a hasítás a nőstény és a férfi hozzájárulásától függ (P ark és W olfner 1995). Bár a női hozzájárulás természete nem ismert, proteázokat (hasításhoz) és proteáz-inhibitorokat (hogy a hasítást a fehérje megfelelő helyeire korlátozzák), például az itt azonosítottakat. Ezenkívül 47 különböző fehérje állítólagos transzporter aktivitással és 11 különböző feltételezett szignál tranducer gén lehet, amelyek részt vehetnek a párosított nő fiziológiájának szabályozásában (2. táblázat). Például feltételezték, hogy egy transzporter az Acp70a -t (nemi peptidet) a reproduktív traktusból a hemolimfába mozgatja, ahol megköti a nőstény idegrendszerében lévő receptorokat (D et al. 2003). Végezetül számos olyan gén várható, amelyek részt vesznek a védekezésben vagy az immunitásban. Ezek a jelöltek mind a funkcionális elemzések elsődleges célpontjai. A molekuláris funkciók összefoglalása a gén ontológiai besorolása alapján (A shburner et al. 2000) a 2. táblázat tartalmazza. A képernyőn azonosított gének részletei online kiegészítő anyagként megtalálhatók a http://www.genetics.org/supplemental/ címen.

2. TÁBLÁZAT

Génontológiai függvények

Molekuláris funkciószám 526-tól
független gének
Osztályozatlan184
Katalitikus aktivitás148
Kötés
Szállítási tevékenység
Szerkezeti molekula
Enzim szabályozó
Transzkripció szabályozó
Jelátalakító
Fordítási szabályozó ਉ
Chaperone tevékenység ਉ
Antioxidáns aktivitás  ਄
Motoros tevékenység  ਃ
Védelmi/immunitási fehérje  ਂ
Ismeretlen  ਂ
Sejtadhézió  ਁ
Apoptózis szabályozó ਁ
Fehérje címkézés ਁ

Divergencia és polimorfizmus vizsgálatok adaptív evolúciót mutatnak be:

Az itt alkalmazott evolúciós EST megközelítés (az EST-ek izolálása egy szervezetből és összehasonlítás egy közeli rokon; S wanson teljes genomjával et al. 2001a) célja a jelölt gének azonosítása az adaptív evolúció további tesztelésére. Az adaptív evolúció minden egyes előrejelzését függetlenül kell ellenőrizni. Annak tesztelésére, hogy az itt azonosított jelölt gének bármelyikét valóban pozitív szelekciónak vetették -e végre, polimorfizmus -felmérést végeztünk kilenc génből D. melanogaster és D. simulans Marylandből izolált isofemale vonalak (3. táblázat), valamint öt azonos génen végzett divergencia-analízis öt-nyolc Drosophila fajban (4. táblázat). A géneket az általuk kódolt fehérje előre jelzett extracelluláris lokalizációja és/vagy általánosság alapján választottuk ki dN/dS arány Ϡ.5. A polimorfizmus felméréshez a frekvencia spektrumot elemeztük (azaz, a magas allélok arányának elemzése vs. alacsony frekvenciájú) polimorfizmusok az egyensúlyi semleges elvárásoktól való eltérésekre (A quadro 1997). Különösen a ritka allélok feleslegét elemeztük (azaz, szinguletek ; T ajima 1989 ; F u és L i 1993) vagy a nagyfrekvenciából származó polimorfizmusok feleslege (F ay és W u 2000). Bármelyik minta a közelmúlt szelektív söprésének vagy a lakosság szűk keresztmetszetének következménye lehetett. Annak érdekében, hogy statisztikai tesztjeink hatékonyságát maximalizálhassuk, elemzéseinket az intronrégiókra összpontosítottuk, amelyeknek maximalizálniuk kell a változatosságot a fajokon belül és között. Kizártunk minden, a genomra kiterjedő zavaró hatást, mint például a demográfiai (például., populáció szűk keresztmetszete), ezen statisztikák alapján, mivel három lókusz (3. táblázat) és további, nem publikált tanulmányok ezekről a mintákról (C. F. A quadro, publikálatlan eredmények) megfelelnek az egyensúlyi semleges várakozásoknak. Polimorfizmus -felméréseket végeztünk kilenc lókuszon, és ezek közül hatnál találtunk bizonyítékot szelektív söprésre (3. táblázat), ami arra utal, hogy a pozitív szelekció a közelmúltban hatott ezekre a génekre vagy azok közelében. Eredményeinket megerősíti az, hogy bizonyítékokat találunk a legutóbbi szelektív eseményekről, több statisztika segítségével, amelyek a frekvenciaspektrum különböző régióit használják (azaz, magas és alacsony frekvencia). Az elemzés szerint pozitív szelekció alatt álló gének két feltételezett proteázt, egy előre jelzett transzmembrán receptort és három ismeretlen funkciójú gént tartalmaznak.

3. TÁBLÁZAT

A polimorfizmus felmérés pozitív szelekciót azonosít több jelölt génben

D. melanogasterD. simulans
GénbpGO funkcióest
dN/dS
IndoklásNπTaj. DF &L DF&W HNπTaj. DF&L DF&W H
CG16705822Proteáz0.30SS270.0070.10.5𢄠.4110.0110.00.5𢄢.1
CG17108731Ismeretlen0.36SS310.002𢄡.6*𢄣.0*0.80.004𢄡.9*𢄠.3𢄧.0*
CG4928750TM receptor0.03TM340.002𢄡.30.2𢄤.1*0.013𢄠.7𢄤.3*𢄠.1
CG10200716Ismeretlen1.26SS, dN/dS230.010𢄡.9*𢄢.9*𢄤.40.0080.3𢄠.11.0
CG16707830Ismeretlen1.38SS, TM, dN/dS190.003𢄡.7*𢄣.3*1.20.004𢄡.2*𢄠.1𢄢.7*
CG7415859Proteáz0.05Funkció190.001𢄡.8*𢄢.2*0.60.007𢄠.7𢄡.3𢄠.34
CG8827753Proteáz0.03SS340.0080.61.30.9120.019𢄠.30.23.2
CG11390793Ligand hordozó0.04SS250.007𢄠.4𢄡.20.40.005𢄠.2𢄠.91.1
CG3066788Proteáz0.17SS, TM130.007𢄠.3𢄠.3𢄤.2*110.0130.20.03.1

bp, szekvenált bázispárok száma; GO funkció, génontológiai függvény (A shburner et al. 2000) és#x0003b EST dN/dS, dN/dS arány az EST képernyőről; N, szekvenált egyedek száma ; π, nukleotid diverzitás ; Taj. D, Tajima D, F&L D, Fu és Li's D outgroup ; F &W H, Fay és Wu H. *P < 0.05. Az indoklás azt jelzi, hogy miért vizsgálták a gént: SS, szekvencia és#x0003b TM, transzmembrán és#x0003b dN/dS, dN/dS > 0.5; és/vagy Funkció, előre jelzett függvény.

4. TÁBLÁZAT

A pozitív szelekció kimutatása maximális valószínűségi elemzéssel

M0 vs. M3 M7 vs. M8
GénGO funkcióFajdN/dSpsωpsωM8 vs. M8A:
valószínűség
CG4928TM receptorere, eug, lut, mel, pse, sim, tei0.00.06**0.240.370.0
CG10200Ismeretlenere, eug, mel, sim, tei, yak0.40.20***1.460.061.80.34
CG16707Ismeretlenere, mel, sim, tei, yak0.50.09**5.50.09*5.5π.01
CG7415Proteázere, lut, mel, sim, tei, yak0.10.01***1.20.140.3
CG3066Proteázere, eug, lut, mel, pse, sim, tei, yak0.10.04***1.80.03*2.0π.05

GO függvény, gén ontológia (A shburner et al. 2000) function ; Fajok, fajok a halmazból D. erecta (itt), D. eugracilis (eug), D. lutescens (lut), D. melanogaster (mel), D. pszeudoobszcura (pse), D. simulans (sim), D. teissieri (tei), és D. yakuba (jak); dN/dS, becslése dN/dS feltéve, hogy nincs arány heterogenitás és#x0003b M0 vs. M3, M3 paraméterbecslések dN/dS a legmagasabb webhelyosztályban (ω) és a webhelyek arányában (ps) becslések szerint ebbe az osztályba tartoznak ; M7 vs. M8, M8 szabad paraméter becslése dN/dS (ω) és a webhelyek aránya (ps) becslések szerint ebbe az osztályba tartozik; M8 vs. M8A: annak valószínűsége, valószínűsége, hogy a dN/dS a 8. modellben jelentősen ϡ. *P < 0,05 ; **P < 0.01; ***P < 0,001.

A divergencia vizsgálatokhoz több további Drosophila fajból szekvenáltunk öt gént a polimorfizmus-analízisünk során azonosított gének közül, amelyek bizonyítékkal rendelkeznek a közelmúltban végzett szelektív sweepre. D. melanogaster és/vagy D. simulans. Ezután elemeztük a szekvenciaadatokat a maximum-likelihood módszerekkel (N ielsen és Y ang 1998; Y ang et al. 2000), hogy észlelje a változást a dN/dS oldalak közötti arány. A divergencia -elemzéseket nem végeztük el a CG17108 -on a génben tapasztalt torz aminosav- és kodonhasználat miatt, ami hibákat okozhat a paraméterbecslésekben a kodonmodellek használatával. Míg a polimorfizmuson alapuló tesztek egyetlen fajban képesek kimutatni a közelmúltban történt szelekciót, addig a divergencia-analízisek több fajban is kimutathatják a pozitív szelekció ismétlődő epizódjait ugyanazon a kodonon. Ez utóbbi módszerek alkalmazásával kapott jelentős eredmény arra utal, hogy egy génben lévő kodonok egy részhalmazát több fajban is pozitív szelekciónak vetették alá. Bizonyítékokat találunk a variációkra a dN/dS arány mind az öt gén esetében az M3 diszkrét modellt használva. E gének közül négynek van egy helyosztálya dN/dS > 1. Ezt a négy gént továbbra is csak az adaptív evolúció jelöltjeinek tekintik, mivel egy diszkrét modellt használnak, három osztályú dN/dS arányok egyetlen átlaghoz képest dN/dS Az arány nem az adaptív evolúció robusztus tesztje (S wanson et al. 2001b), és csak a változó tesztjének kell tekinteni dN/dS oldalak közötti arányok. Kifinomultabb teszt használata béta eloszlással dN/dS A “neutral ” vagy funkcionálisan korlátozott kodonok esetében, amelyek lefedik a 0 𠄱 intervallumot, bizonyítékot találunk a pozitív szelekcióra, amely az öt vizsgált gén közül kettő esetében a kodonok egy részhalmazára hat (4. táblázat). Mindkét esetben az ezen extra osztályba tartozó webhelyek rendelkeznek dN/dS jelentősen megnöveli az arányokat ϡ, mivel egy szabadon becsült extra osztályú modell (M8) lényegesen jobb, mint egy olyan modell, ahol az extra osztály van dN/dS 1-ben rögzített arány (M8A; 4. táblázat). Az egyik gén (CG3066) egy előre jelzett tripszin-szerin proteáz. Ebben a génben a pozitív szelekcióra következtetett kodonok közül több az előre jelzett tripszin katalitikus doménen belül található. Ezenkívül számos feltételezetten kiválasztott kodon található a megjósolt klip doménben, amelyek részt vehetnek a fehérje-fehérje kölcsönhatásban (J iang és K anost 2000). A második gén (CG16707) nem tartozik semmilyen előre jelzett funkcionális osztályba.


Felfedezése a Kristálycsillag Rendszer és szerkezeti felépítésük

Az kristálycsillag genetikai rendszerét a herék tanulmányozásával fedezték fel D. melanogaster hímek, akiknek hiányzik az Y kromoszómája (X/0) fáziskontraszt mikroszkóppal. Ezekben a herékben a primer spermatociták magjában és citoplazmájában csillagszerű és tű alakú kristályos aggregátumokat találtak (Meyer és mtsai., 1961). Később bebizonyosodott, hogy az X/0 hímek heréi a meiotikus kromoszómák kondenzációjában és szegregációjában is hibákat mutattak, például gyakori kromoszóma-diszjunkciókat, és az X/0 hímek sterilek voltak (Lifschytz és Hareven, 1977, Hardy et al., 1984).

Most megállapították, hogy a kristálycsillag A genetikai rendszer számos kölcsönhatásban lévő lókuszt tartalmaz, amelyek az X és Y kromoszómákhoz illeszkednek. Az Y kromoszóma D. melanogaster teljesen heterokromatikus, és csak néhány gént tartalmaz, amelyek elsősorban a hímek termékenységéért felelősek (Charlesworth, 2001 Hoskins et al., 2002 Chang and Larracuente, 2019). Az első fedetlen lókusz a kristály-csillag rendszert leképeztük az Y kromoszóma mitotikus prometafázis térképének h11 régiójára. Ennek a lókusznak az elvesztését vagy akár részleges delécióját is elegendőnek találták a kristályok spermatocitákban történő felhalmozódásához (Hardy és mtsai, 1984). Így nevezték el a lókuszt kristály (sírás), de később átnevezték erre A Stellate elnyomója [Su(Ste)] (Hardy és mtsai, 1984). Együtt a kristályos aggregátumok keletkezésével a herékben a hímeknél a hiány kiáltás locus (X/Y sírás 1), a kromoszóma kondenzációjának és szegregációjának hasonló hibái a X/0 hím heréket találtak (Palumbo et al., 1994).

A rendszer összetevői kettőt tartalmaznak Csillagok (Ste) lókuszok, amelyek közül az egyik az X kromoszóma 12E1-2 eukromatikus citolokációjában található, míg a másik az X kromoszóma pericentromerikus heterokromatinjára (a mitotikus prometafázis térkép h26 régiója) van leképezve (Hardy és mtsai, 1984 Livak, 1984 Palumbo et al., 1994 Tulin és mtsai, 1997). A molekuláris elemzés azt mutatta, hogy a kristály- és Stellate A lókuszok több homológ, tandemálisan ismétlődő szekvenciából állnak (Livak, 1984, 1. ábra). A meiotikus rendellenességek súlyossága, a kristályok bősége és alakja a kiáltás 1 herékről kimutatták, hogy függ a Ste allél (Livak, 1984 Palumbo et al., 1994). Az alacsony példányszám Ste + allél kis számban tartalmaz Stellate ismétlődik (15� példány), és csak kis tűszerű halmazok megjelenéséhez, gyenge meiotikus zavarokhoz és csökkent férfi termékenységhez vezet, míg a magas példányszámú Ste allél (150� kópia) kristályok sokaságának kialakulásához vezet, amelyek fáziskontraszt alatt csillag alakú entitásokként, súlyos meiotikus hibák és teljes sterilitás formájában láthatók. Az XY- és a 2. kromoszómák szétválásának hiányát, a kromatin töredezettségét és a kromatinhidakat a herék belső meiotikus defektusai között találták. kiáltás 1 hím. Azonban a vizsgált természetes és laboratóriumi leszármazási D. melanogaster, az Ste+ allélek jelentősen túlsúlyban vannak a Ste egyesek (Palumbo és mtsai, 1994). A férfiak termékenységi rendellenességeinek súlyossága és a meiotikus rendellenességek mértéke összefüggésben áll a Stellate másolatok és függetlenek az euchromatikus és heterokromatikus aránytól Csillagkép megismétli. A termékenység határa 50� Csillagkép több másolat jelenléte a genomban teljes hímsterilitáshoz vezet (Palumbo és mtsai, 1994). Stellate gének a herében expresszálódnak kiáltás 1 hím, mint 750 nt poliadenilált átirat (Livak, 1990), és bőségük arányos az ismétlések számával mindkettőben Stellate lókuszok (Palumbo et al., 1994). Ban,-ben kiáltás 1 herék Csillagkép mindkét lókuszból származó transzkriptumok transzlálódnak, körülbelül 17� kDa méretű kis fehérjéket generálva, amelyek homológiát mutatnak a CK2, CK2β fehérjekináz szabályozó β-alegységével (Livak, 1990 Bozzetti et al., Egorova et al., 1999). 2009 Olenkina et al., 2012b). A csillagfehérjék, a heterokromatikus és eukromatikus klaszterek termékei, nagy klaszterközi homogenitást mutatnak, aminosav-szekvenciájukban kisebb különbségek vannak, és kissé eltérő elektroforetikus mobilitásuk (Olenkina et al., 2012b). Az immunfestés a kiáltás 1 herék Stellate-ellenes antitestekkel azt mutatják, hogy a Stellate a kristályos aggregátumok fő vagy egyetlen összetevője (Bozzetti et al., 1995, Egorova et al., 2009, 2A, D ábra). A vad típusú legyeknél, Csillagkép A génexpresszió erősen szuppresszált, és nem mutatnak ki csillagfehérjéket (2B. ábra).

Általános séma Csillagkép és Su (Ste) megismétli. A promótereket kék színű sáv jelzi, az intronokat zöld vonalak, az intergenikus távtartókat szürke vonalak jelzik. Stellate gén ORF -et (barna színű sáv) és két intront (zöld vonal) tartalmaz. Egyéni Su(Ste) ismételje hordozza a régiót homológ a Csillagkép ORF (barna színű sáv), Y-specifikus régió (narancssárga sáv) és a hibás beillesztés hoppel transzpozon (ibolya rúd), amelyet a promoter fordított ismétlései (nem ábrázolnak) szegélyeznek. Indítsa el az érzéki transzkripció helyeit Csillagképek és Su (Ste) és az antiszensz többszörös indulása Su(Ste) átírása a szervezetben hoppel fekete nyilak jelzik [Aravin et al. (2001)].

Derepresszált Stellate fehérje eloszlása ​​a herékben D. melanogaster. (A 𠄼) Belső konfokális szeletek festett here készítése kiáltás 1 hím (A, C) és vad típusú vezérlés (B). A heréket immunfluoreszcensen festették anti-Stellate (zöld) és anti-lamin (piros) antitestekkel, a kromatint DAPI-val (cián). A laminálás elleni festés a nukleáris membrán helyzetét jelzi. (A, C) Diffúz csillagjelek a sejtmagokban (nyilak az A-ban), valamint fényes tű- és pontszerű kristályos csillag-aggregátumok, főleg a citoplazmában, a spermatocitákban láthatók. kiáltás 1 hím. (C) Az érett spermatociták magjai. (D) 3D rekonstrukció a festett herék előkészítése kiáltás 1 hím. (A𠄼) Egorova et al., 2. ábráján láthatók. (2009). (D) Kibanov et al. (2013) az Elsevier engedélyével (Licencek ## 4913121387410 és 4913131090753).

A szervezet a Su(Ste) lókuszt is részletesen tanulmányozták. A korábban közzétett adatok szerint a legtöbb laboratóriumi törzsben D. melanogaster száma Su(Ste) Az ismétlések körülbelül 80 példányt tartalmaznak, míg a természetes populációkban 240 ismétlésű törzset találtak (Lyckegaard és Clark, 1989, Balakireva és mtsai, 1992, McKee és Satter, 1996). Azonban a legutóbbi Y kromoszóma összeállítás a Iso1 törzs D. melanogaster mind a fehérjét kódoló gének, mind az ismétlődések jobb annotációjával több mint 500-at tartalmaz Su(Ste) másolatok (Chang és Larracuente, 2019). Egy tipikus komplett mérete Su (Ste) az ismétlés körülbelül 28 000 nt. Három fő részből áll: a régióval homológ régió Stellate gén, a NÁL NÉL-gazdag régió az Y kromoszómára, és transzponálható elem beillesztése hoppel (1360) a promoter szekvenciába (1. ábra). Su(Ste) Az ismétlődések átíródnak és poliadenilált mRNS-ekké dolgozzák fel, azonban ellentétben Csillagkép átiratok, ezek számos keretváltási mutációt tartalmaznak a pontmutációk és a deléciók miatt (Balakireva et al., 1992 Shevelyov, 1992). Fordítási termékei Su(Ste) ismétlődések nem észlelhetők. Hibás transzpozon beillesztése hoppel másolata felelős az antiszensz transzkripcióért Su (Ste) ismétlődik (Aravin et al., 2001).


A szaporodási izoláció szerepének tesztelése a specifikációs dinamikában

Mivel a reproduktív elszigeteltség számszerűsíthető, közvetlenül tesztelhető, hogy ez a taxonómiai fajlagos arányok sebességkorlátozó szabályozása (Rabosky & amp; Matute, 2013). Ha minden más változatlan, akkor a szaporodási izolációt gyorsabban kifejlő leszármazási vonalakat gyorsabb fajképződési sebességgel kell jellemezni. Gondolatkísérletként tekintsünk két különböző fajt, x és Y, oly módon, hogy x olyan organizmusok kládjába tartozik, amelyek gyorsan képesek reproduktív izolációt kialakítani, és Y kládhoz tartozik, ahol a reproduktív izoláció lassan fejlődik. Tegyük fel, hogy egy geológiai esemény mindkét fajt kettéválasztja x és Y két populációra: x1 és x2, és Y1 és Y2. Ekvivalens idő elteltével a populációk x1 és x2 nagyobb reproduktív elszigeteltséget mutatna, mint a populációk Y1 és Y2. Ha a reproduktív izoláció fejlődésének sebessége a fajlagos arányok sebességkorlátozó szabályozása, akkor az a faj, amelyhez a fajok tartoznak x tartozik, hosszú időn belül gyorsabban kell specifikálnia, mint a Y. Ha egy másik tényező a szaporodási sebesség sebességkorlátozó szabályozása, akkor a megvalósult fajképződési sebesség független lesz attól a sebességtől, amellyel a szaporodási izoláció fejlődik.

Ez a logika képezi annak a statisztikai tesztnek az alapját, amely a reproduktív izoláció bármely formájának a makroevolúciós fajok kialakulásához való hozzájárulását vizsgálja. Lehet számszerűsíteni azt a sebességet, amellyel a reproduktív izoláció egyes összetevői különböző kládokban vagy törzsekben fejlődnek (3. ábra), és tesztelni lehet, hogy a reproduktív izoláció fejlődési ütemének változása előrejelzi -e a fajlagos képződést. Ezen mennyiségek közötti lehetséges kapcsolatokat a 4. ábra mutatja be. Ennek a megközelítésnek az a fő előnye, hogy elkerüli a feltételezéseket az egyes szervezeti tulajdonságok feltételezett hatásairól a reproduktív izoláció alakulására (Coyne & amp; Orr, 2004), és közvetlenül becsüli a folyamat paramétereit. . Ezt a tesztet madarakra és drosophilid legyekre alkalmazták annak érdekében, hogy megvizsgálják, hogy az utódok által okozott posztigotikus genetikai inkompatibilitás (például az allélok, amelyek a fajok közötti hibrideket sterilekké vagy láthatatlanokká teszik) összefüggésben vannak -e a fajlagos képződéssel. Bár mind a madarak, mind a legyek egyedi kládjai eltértek a reproduktív izoláció legalább egy összetevőjének fejlődési ütemétől függően, ez az eltérés nem volt összefüggésben a taxonómiai fajlagos arányokkal (Rabosky & amp; Matute, 2013). A Rabosky & amp; Matute (2013) által közölt eredményeket azonban körültekintően kell értelmezni, tekintettel a fajlagos arányok ingadozásának számszerűsítésével és a reproduktív elszigetelődés sebességével kapcsolatos bizonytalanságokra. Például a drosophilid legyek belső reproduktív izolációjának biológiáját tucatnyi kutató tanulmányozta az elmúlt évszázad nagy részében, és ezzel a legmagasabb felbontású adathalmazt állította elő a reproduktív izolációról az élőlények bármely csoportja számára (Yukilevich, 2012). A drosophilidae -k taxonómiai specifikációs arányairól azonban rosszul értünk: valóban lehetséges, hogy több száz vagy ezer különböző drosophilid taxont kell még leírni (Markow & amp; O'Grady, 2006). Az ilyen rendszertani elégtelenség kihatással van a Rabosky & amp; Matute (2013) által használt fajlagos arányokra. Hasonlóképpen, a madarak posztzigotikus izolálására vonatkozó elemzéseink nagyrészt egyetlen madárhibrid-összeállításon alapultak (Gray, 1958), és nem volt közvetlen információnk a madarak preparációs izolálásáról.

Párirányú posztigotikus izoláció madarak fajok közötti keresztezésétől a köztük lévő páros genetikai távolság függvényében. Az eredmények két fő kládra (fácán, Phasianidae papagáj, Psittacidae) vonatkoznak. A genetikai eltérések adott szintje esetén a fácánok nagyobb mértékű posztigotikus izolációt mutatnak, mint a papagájok, ami azt jelzi, hogy ez a fajta reprodukciós izoláció gyorsabban halmozódik fel a fácánokban, mint a papagájokban. Ha a belső postzygotikus izoláció (hibrid láthatatlanság és sterilitás) uralja a fajlódási arányokat, akkor a fácánoknak gyorsabbnak kell lenniük, mint a papagájoknak. Vegye figyelembe, hogy a kapcsolatok 0-hoz (minden hibrid utód teljesen életképes és termékeny) és 1-hez (nincs utód, vagy minden utód steril) határos. A vonalak illesztett lineáris összefüggéseket mutatnak a reproduktív izoláció és a genetikai távolság között minden klád esetében. Az adatok Price & amp; Bouvier (2002) és Grey (1958) elemzésekből származnak, Rabosky és Matute (2013). Ennél a póluspárnál a fajlagosodási arányok gyorsabbak a kládban, a reproduktív izoláció gyorsabb fejlődési ütemével (fácánok: fajlagos = 0,26 vonal Myr –1 papagáj: fajlagos = 0,22 vonal Myr –1). Úgy tűnik azonban, hogy ezek a mennyiségek az összes madár esetében nem kapcsolódnak egymáshoz.

Páronkénti posztzigotikus izolálás a madarak fajok közötti keresztezéseiből a közöttük lévő páronkénti genetikai távolság függvényében. Az eredményeket két fő kládra (fácánok, Phasianidae papagájok, Psittacidae) mutatjuk be. A genetikai eltérések adott szintje esetén a fácánok nagyobb mértékű posztigotikus izolációt mutatnak, mint a papagájok, ami azt jelzi, hogy ez a fajta reprodukciós izoláció gyorsabban halmozódik fel a fácánokban, mint a papagájokban. Ha a belső postzygotikus izoláció (hibrid láthatatlanság és sterilitás) uralja a fajlódási arányokat, akkor a fácánoknak gyorsabbnak kell lenniük, mint a papagájoknak. Vegye figyelembe, hogy a kapcsolatok 0-hoz (minden hibrid utód teljesen életképes és termékeny) és 1-hez (nincs utód, vagy minden utód steril) határos. A vonalak illesztett lineáris összefüggéseket mutatnak a reproduktív izoláció és a genetikai távolság között minden klád esetében. Az adatok Price és Bouvier (2002), Gray (1958) elemzései pedig Rabosky és Matute (2013) elemzéseiből származnak.Ennél a póluspárnál a fajlagosodási arányok gyorsabbak a kládban, a reproduktív izoláció gyorsabb fejlődési ütemével (fácánok: fajlagos = 0,26 vonal Myr –1 papagáj: fajlagos = 0,22 vonal Myr –1). Úgy tűnik azonban, hogy ezek a mennyiségek az összes madár esetében nem kapcsolódnak egymáshoz.

Néhány lehetséges kapcsolat a nemek elszaporodásának sebessége és a fajlagos képződés aránya között. A, közvetlen megfeleltetés, ahol a szaporodási evolúció evolúciója egy az egyhez kapcsolatot mutat a makroevolúciós fajképződési sebességgel. Ebben a forgatókönyvben a szaporodási izoláció evolúciója a makroevolúciós specifikáció dinamikájának kizárólagos meghatározója. B, eltolt/csillapított kapcsolat, ahol a reproduktív elszigeteltség kialakulásának üteme a domináns kontroll a specifikáció mértékén, bár a fajlagos képződési arány alacsonyabb, mint azt a reproduktív izoláció fejlődési üteme előre jelzi. Ez az összefüggés azt jelenti, hogy sok, a reproduktív elszigeteltségben fejlődő populáció nem tud tartósan fennmaradni. C, szétválasztva, úgy, hogy a reproduktív izoláció nem mutat előrejelző kapcsolatot a makroevolúciós speciaciós arányokkal. Ez a forgatókönyv azt sugallja, hogy a szaporodási izoláció nem korlátozza a szaporodási sebességet. A Raboskyból (2013) átdolgozva.

Néhány lehetséges kapcsolat a leszármazási vonalak szaporodási izolációjának üteme és a speciációjuk sebessége között. A, közvetlen megfeleltetés, ahol a szaporodási evolúció evolúciója egy az egyhez kapcsolatot mutat a makroevolúciós fajképződési sebességgel. Ebben a forgatókönyvben a szaporodási izoláció evolúciója a makroevolúciós specifikáció dinamikájának kizárólagos meghatározója. B, eltolt/csillapított kapcsolat, ahol a reproduktív elszigeteltség kialakulásának üteme a domináns kontroll a specifikáció mértékén, bár a fajlagos képződési arány alacsonyabb, mint azt a reproduktív izoláció fejlődési üteme előre jelzi. Ez a kapcsolat azt jelenti, hogy sok populáció, amely reproduktív izolációt fejleszt ki, nem képes fennmaradni a mély időn keresztül. C, szétválasztva, így a reproduktív izoláció nem mutat prediktív kapcsolatot a makroevolúciós speciációs rátákkal. Ez a forgatókönyv azt sugallja, hogy a szaporodási izoláció nem korlátozza a szaporodási sebességet. Rabosky (2013) alapján adaptálva.

Coyne & amp; Orr (2004) a megkülönböztetési folyamat két időbeli aspektusát különböztette meg: a „biológiai specifikációs intervallumot” (BSI), vagy a várakozási időt az új reproduktív módon izolált törzsek eredete és a „biológiai fajta átmeneti ideje” között, vagy az erős reproduktív izoláció kialakulásához szükséges idő, miután az izoláció kialakulása megkezdődött. A biológiai fajlódási arány egyszerűen a biológiai fajlagos intervallum (1/BSI) fordítottja. Coyne & amp; Orr (2004) azt sugallta, hogy kevés oka van az átmeneti idők és a biológiai specifikációs intervallumok közötti egyenértékűség elvárására. A szaporodási izoláció fejlődési sebessége azonban továbbra is korlátozó lépés lehet a fajképződési arányban, még akkor is, ha az átmeneti idők sokkal rövidebbek (vagy hosszabbak), mint a BSI-k. Például a populációk közötti részleges belső poszzygotikus izoláció előfordulása megerősítést válthat ki, így a teljes prezygotikus izoláció gyorsan fejlődik a rosszul alkalmazkodó hibridizáció hatására (Servedio & amp; Noor, 2003 Matute, 2010). Mint ilyen, a taxonómiai fajlagos arányok sebességkorlátozó lépése továbbra is az a sebesség lehet, amellyel a kezdeti posztigotikus izoláció létrejön, még akkor is, ha az előrehaladó elszigetelődés későbbi fejlődése hajtja végre a specifikációt a befejezésig. Ez a folyamat potenciálisan tesztelhető lenne, ha kifinomultabb modellezési keretrendszereket fejlesztene ki, amelyek lehetővé teszik a kutatók számára, hogy megkülönböztessék a mérhető reproduktív elszigetelődés ütemének vonal-specifikus különbségeit (pl. A késési fázis időtartama Mendelson, Inouye és Rausher, 2004) az aránytól. amelyeknél erős szaporodási elszigeteltség lép fel.

A 4. ábrán szemléltetett megközelítés kívánatos jellemzője, hogy meglehetősen közvetlen próbát tesz a reproduktív izolációnak a taxonómiai fajlagos képességhez való hozzájárulására. Mint ilyen, a megközelítés szembeállítható a filogenetikai összehasonlító módszerekkel, amelyek segítségével azonosítható az összefüggés a specifikus szervezeti tulajdonságok és a diverzifikációs ráták között. Számos tanulmány legalább bizonyos összefüggést talált a tulajdonságok és a diverzifikációs arányok között (Coyne & amp; Orr, 2004 Jablonski, 2008 Ng & amp; Smith, 2014). Ilyen asszociációk akkor jöhetnek létre, ha a szóban forgó tulajdonságok növelik a szaporodási izoláció kialakulásának sebességét (Panhuis et al., 2001 Coyne & Orr, 2004), amihez hozzátehetjük: „feltéve, hogy a szaporodási izoláció fejlődési üteme a taxonómiai fajképződési arányok sebességkorlátozó lépése”. Mindazonáltal annak bizonyítása, hogy egy adott tulajdonság összefüggésben van a taxonómiai specifikációs rátával, nem feltétlenül jelenti azt, hogy a mögöttes mechanizmus magában foglalja a tulajdonságnak a reproduktív izolációra gyakorolt ​​hatásait, még akkor is, ha feltételezzük, hogy a tulajdonság befolyásolja a reproduktív izolációt. Mivel a tulajdonságok összetett módon befolyásolhatják a metapopuláció dinamikáját (Levin, 2000), óvatosnak kell lennünk, feltételezve, hogy bármely különleges vonás (pl. Állatok szexuális dikromatizmusa, virágos jellemzők stb.) Befolyásolja a fajok gazdagságát a reproduktív elszigeteltségre gyakorolt ​​hatásuk révén. .

Szintén fontos felismerni a 4. ábrán szemléltetett megközelítés korlátait. Egy adott kontroll (pl. Belső posztigotikus reproduktív izoláció) és a fajlagos arány közötti kapcsolat hiánya nem értelmezhető bizonyítékként arra, hogy a kontrollnak nincs jelentősége a specifikáció szempontjából. Ez egyszerűen azt jelenti, hogy a kontroll nem határozza meg a specifikáció előfordulásának sebességét, de a kontroll ennek ellenére szerves része lehet a specifikációs folyamatnak. Ezenkívül az a megfigyelés, hogy a reproduktív izoláció egyik összetevője nem tudja megjósolni a fajlagos arányokat, nem ad információt a reproduktív izoláció más formáinak fontosságáról a fajlagos arányok szempontjából. Végül, a rendelkezésre álló filogenetikai, taxonómiai és reprodukciós izolációs adatok minősége korlátozza e keret gyakorlati használatát.

Más koncepcionális eszközök betekintést nyújthatnak a szétválás és a perzisztencia szabályozásának szerepébe a fajképződési arányban. Az elhúzódó speciációs modell (Etienne & Rosindell, 2012) fontos elméleti keret annak megértéséhez, hogy a kezdődő fajok keletkezése, kihalása és fennmaradása hogyan befolyásolja a filogenetikai fák alakját. Nemrég Etienne et al. (2014) kifejlesztették az elhúzódó fajképzési modell egy olyan formáját, amelyet filogenetikai adatkészletekbe illeszthettek, így potenciálisan lehetővé téve a kutatók számára, hogy megbecsüljék azokat a paramétereket, amelyek mind a kezdeti fajképződés sebességével, mind a sikeres specifikációhoz szükséges idővel kapcsolatosak. Elképzelhető, hogy ennek az általános keretnek a kiterjesztései formális próbává alakíthatók ezen és a taxonómiai fajlagos arányok egyéb kontrolljainak relatív fontosságára vonatkozóan.


Vita

Leírjuk a hibrid populációk reproduktív izolációjának evolúciójának új modelljét, ez az első lépés a hibrid specifikáció felé. A hibrid speciáció korábbi modelljeivel ellentétben a mi modellünk nem feltételez pozitív szelekciót hibrid genotípusokon vagy beltenyésztésen, hanem determinisztikus szelekciót a véletlenszerűen párosodó hibridpopulációk hibrid inkompatibilitásával szemben. Mérsékelt választékkal (pl. s≤0,2) két vagy több inkompatibilitási páron egy allopatriás hibrid populációban mindkét szülőfaj reproduktív izolációja jelentkezik

50% (vagy nagyobb) valószínűséggel. A hibrid szaporodási izoláció szintén gyakran fejlődik a hibridek és a szülői fajok közötti jelentős migráció mellett (4Nm & lt 20 minden szülő).

Szimulációink másik feltűnő eredménye az a sebesség, amellyel a reproduktív izoláció fejlődik a hibridek és a szülői fajok között. A paraméterektől függően mérsékelt szelekcióval kevesebb mint 100 generáció alatt jöhet létre a reproduktív izoláció (S3 szöveg). Az elképzelést, miszerint a hibridspecifikáció gyorsan bekövetkezhet, kísérleti eredmények [14, 63, 64] és bizonyos mértékig a hibridspecifikáció korábbi modelljei is alátámasztották [9, 14]. Modellünk azt sugallja, hogy a hibrid populációk inkompatibilitásának egyszerű kiválasztása az allopátriás specifikációnál vártnál gyorsabb szaporodási elszigetelődéshez is vezethet az időskálán a semleges BDM -inkompatibilitások felhalmozódása miatt. Tekintettel arra, hogy az episztatikus inkompatibilitás gyakori, az izolálás valószínűségére és sebességére vonatkozó eredményeink arra utalnak, hogy ez a folyamat gyakran előfordulhat hibrid populációkban.

A korábbi empirikus munka hangsúlyozta a hibrid és szülői populációk közötti ökológiai differenciálás vagy a hibrid genotípusok pozitív szelekciójának fontosságát, mint a hibrid reprodukciós izoláció útját [6, 8–10, 12, 63, 65]. Szimulációink új megállapítása az, hogy a reproduktív izoláció könnyen fejlődik a hibrid populációkban, anélkül, hogy a hibridek szelektálódnának. Mindazonáltal a kettő nem zárja ki egymást, és az ökológiai tényezők, amelyekről bebizonyosodott, hogy a hibridspecifikáció számos esetét megalapozzák [6, 8, 63], kiegészíthetik a genetikai inkompatibilitásokra vonatkozó szelekciót a reproduktív elszigeteltség további erősítése érdekében. Például ben Helianthus, a kromoszóma -átrendeződések és az új hibrid fenotípusok kombinációja fontos a hibrid és a szülői fajok megkülönböztetésében [6, 66]. Más modellekhez hasonlóan ([9, 14]), modellünk azt jósolja, hogy a hibridek és a szülői fajok közötti elkülönítés eredendően gyengébb, mint a két szülőfaj között. Azt javasoljuk, hogy az inkompatibilitások rögzítése kulcsfontosságú lépés lehet a hibridek és a szülőfajok közötti génáramlás kezdeti korlátozásában, lehetővé téve más izolációs mechanizmusok kifejlesztését. Például az elméleti munka azt jósolja, hogy a megerősítés akkor is kialakulhat, ha a génáramlás elleni szelekció mérsékelt [67–70].

A hibridspecifikáció korábbi modelljei fajspecifikus inverziókat foglaltak magukban, amelyekről feltételezik, hogy dominánsak. Ebben az „alul domináns inverziós” modellben a hibrid populációk új inverziós kombinációkat tudnak javítani, ami a hibrid és a szülői fajok közötti izolációt eredményezi [15]. A modell szerinti szimulációs eredmények azt sugallták, hogy a beltenyésztés [14] vagy a hibrid genotípusok pozitív szelekciója [9, 14] fontos a hibrid reprodukciós izoláció kialakulásához. A korábbi szimulációs erőfeszítések azonban a feszültségzóna hibridjeire összpontosítottak, vagy a szülői fajoktól való térbeli elkülönítés nélkül [14], vagy a szülői fajoktól való magas migrációs arány mellett [17]. Az alárendelt inverziós modell dinamikájának vizsgálatához azokban a helyzetekben, ahol a migráció korlátozottabb, szimuláljuk az uralkodó inverziós modellt egy izolált hibrid raj -forgatókönyvben, amely hasonló az episztatikus inkompatibilitási modellünkhöz (S7 szöveg). Érdekes módon azt tapasztaljuk, hogy az izoláció gyakran kialakul ebben a modellben, még pozitív szelekció nélkül is (

a szimulációk 40%-a, lásd S7 szöveg). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a hibridek által dominált populációkban az inverziós modell hasonló viselkedést mutat, mint a negatív episztatikus kölcsönhatások elleni szelekciós modellünk (S7 szöveg). Az, hogy melyik izolációs mechanizmus gyakoribb a hibrid populációkban, az egyes típusok hibrid inkompatibilitásának gyakoriságától függ. Az empirikus bizonyítékok azt sugallják, hogy míg az alulmaradás közös izoláló mechanizmus lehet a növényekben (áttekintve [21] -ben), a negatív episztatikus kölcsönhatások gyakoribb mechanizmusa lehet a hibrid állatok csökkent állatainak [24].

Fontos megjegyezni több olyan tényezőt, amelyek befolyásolhatják, hogy a hibrid fajok episztatikus kölcsönhatási modellje mennyire gyakori lesz a természetes populációkban. Először is, modellünk feltételezi, hogy a hibridek egy populációban bőségesek, és bár ez ésszerűnek tűnik (lásd az S6 szöveg S9 táblázatát), ez nyilvánvalóan nem minden hibrid zóna jellemzője. Megjegyezzük azt is, hogy modellünk csak a genetikai inkompatibilitás szempontjából képviseli az alkalmasságot, és hogy a hibrid populációk kevésbé alkalmasak az ökológiai vagy szexuális szelekció következtében. Például szimulációinkban véletlen párosítást feltételeztünk a hibridek és a szülők között. Ha azonban a szülői fajok negatív szexuális szelekciót fejtenek ki a hibridekkel szemben, a hibrid populációkat szignifikánsan nagyobb a valószínűsége annak, hogy a szülők felülmúlják a versenyt (S10 táblázat). A hibridek szülői párzási preferenciáiban jelentős eltérések vannak [71]. A cyprinidontiform hal két fajában a hím és nőstény szülő könnyen párosodik a hibridekkel [45, 72, 73], míg az egerek megkülönböztetik őket [74]. Ez arra utal, hogy ennek a folyamatnak a valószínűsége részben a hibridizáló fajok biológiájától függ.

További szempont, hogy a hibrid szaporodási izoláció nagy valószínűséggel a szülői fajok közötti eltérés bizonyos időszakában alakul ki. Ha a hibrid populációk alkalmassága alacsony (azaz a szülőfajok közötti nagy eltéréseknek felel meg), hajlamosabbak a kihalásra vagy a szülők általi kiszorításra (S6 ábra, S5 szöveg). Ez azt sugallja, hogy a hibrid szaporodási izoláció ezen a mechanizmuson keresztül való evolúciója a legvalószínűbb az evolúciós divergencia időszakában következik be, amely során a fajok felhalmoztak némi hibrid inkompatibilitást, de nem tértek el addig a pontig, amikor a hibridek nagyrészt életképtelenek. A genetikai inkompatibilitást jellemző legrészletesebb munka között történt Drosophila fajok, ahol a hibridek általában lényegesen csökkent fittséggel rendelkeznek a szülőkhöz képest [56, 57, 75]. A több más, eddig vizsgált faj közötti hibrideket azonban kevésbé érinti a gyengébb hatások inkompatibilitása vagy inkompatibilitása [26, 55, 59, 76–79]. Az ilyen csoportok nagyobb valószínűséggel alkothatnak hibrid populációkat, és a jövőbeni empirikus kutatások középpontjában kell állniuk. Ezenkívül még a jelenleg erősen elszigetelt fajok is előállíthatnak történelmileg hibrid populációkat, bár az ősi hibrid fajok vizsgálata az általunk leírt mechanizmus szerint kihívást jelentene. Ennek az az oka, hogy ha a szülői és a hibrid vonal lényegesen eltér egymástól a kezdeti hibridizáció óta, akkor lehet, hogy nem lehet megállapítani, hogy az inkompatibilitás eredetileg a szülői genomokból származik -e.

Érdekes megjegyezni, hogy a hibridek növekvő szelekciójával a szaporodási izolálás gyakoriságának csökkenése bizonyos mértékig mérsékelhető a hibrid inkompatibilitási párok számának növekedésével. Szimulációinkban pozitív kapcsolatot látunk az interakciók száma és a reproduktív izoláció kialakulásának valószínűsége között, valamint negatív kapcsolatot a hibridek szelekciójának teljes erőssége és a reproduktív izoláció kialakulásának valószínűsége között (3. és S6. Ábra). Ez a kompromisszum azt sugallja, hogy a hibrid és a szülői populációk között még akkor is kialakulhat reproduktív izoláció, ha a hibridek alkalmassága alacsony (mint a 3., 4. és S6. ábrán, szem előtt tartva, hogy a kihalás gyakran előfordul, amikor a hibrid alkalmassága közel nulla).

Hasonlóan, a mi modellünk érzékeny a kezdeti keveredési arányok ferdeségére, de a hibrid inkompatibilitási párok számának növelése növeli annak valószínűségét, hogy a ferde hibrid populációk mindkét szülőfajtól legalább egy inkompatibilitással izolálódnak (S7 ábra). Például két inkompatibilitási pár esetén az őseredetű populációban (65% szülő 1) mindkét szülői faj elkülönítésének valószínűsége 7% volt, míg négy inkompatibilitási pár esetén a valószínűség 15% -ra emelkedett. Ezen túlmenően, mivel a klón diszkrét populációi gyakran az összekeveredési arányok tartományát ölelik fel (pl. [80–82]), valószínű, hogy egyes hibrid populációk abba a tartományba esnek, ahol előre jelezzük, hogy az izoláció kialakulhat. Másrészt eredményeink azt mutatják, hogy a magas migrációs szint (ami megfigyelhető a folyamatos klínákban) megakadályozhatja az elszigetelődést.

Végül modellünk feltételezi, hogy az adaptív evolúcióból eredő, együtt fejlődő inkompatibilitások vagy BDM -inkompatibilitások gyakran előfordulnak a fajok között. A felhalmozódó bizonyítékok arra utalnak, hogy a koevolúcióból eredő inkompatibilitások gyakoriak lehetnek [30, 36, 83–86]. Például a tengeri copepodákban a citokróm koevolúciója c és citokróm c Az oxidáz a hibridek fehérje funkciójának kölcsönös lebontását eredményezi [86]. Ezenkívül az a tény, hogy sok ismert inkompatibilitási gén szexuális konfliktust, önző genetikai elemeket vagy kórokozóvédelmet tartalmaz, fontos szerepet játszik a koevolúcióban az inkompatibilitás eredetében [36, 83, 87, 88]. Modellünk a vonalon belüli alkalmazkodás miatt felmerülő BDM-inkompatibilitásokra is vonatkozik, feltételezve, hogy a származtatott allélok fitneszelőnye nem függ a szülői környezettől. Jelenleg nem ismert, hogy az inkompatibilitás inkább semleges vagy adaptív. Bár sok hibrid inkompatibilitással kapcsolatban van bizonyíték az aszimmetrikus szelekcióra [28, 29, 89], a semlegességet ezekben az esetekben nem sikerült megállapítani. Az anekdotikus bizonyítékok alátámasztják azt az elképzelést, hogy az adaptív inkompatibilitások gyakoriak, mivel az eddig azonosított hibrid inkompatibilitások hátterében álló gének közül sok a származáson belüli pozitív szelekció bizonyítékát mutatja [90], de az adaptív és semleges BDM-inkompatibilitások relatív gyakorisága további empirikus kutatásokból vár választ. Érdekes módon az elméleti munka azt is sugallja, hogy a semleges BDM inkompatibilitás nem valószínű, hogy fennmarad, ha génáramlás van a fajok között [32].

A modellünk által megjósolt minták empirikus megközelítésekkel tesztelhetők. Számos tanulmány sikeresen feltérképezte a fajokat megkülönböztető genetikai inkompatibilitásokat [25, 26, 41, 56, 57, 79, 91]. Ezeken a helyeken a származás meghatározható a feltételezett hibrid fajokban, és kísérletileg meghatározható a szülői eredetű inkompatibilitások relatív hozzájárulása a szaporodási izolációhoz. Egyes fajok esetében lehetséges lehet az inkompatibilitások dinamikája a genetikai háttérhez viszonyítva értékelni kísérletileg létrehozott hibridrajokban [92]. Azt jósoljuk, hogy sok hibrid populációban, amelyek posztigotikus izolációt mutatnak a szülői fajoktól, rögzített inkompatibilitási párok lesznek minden szülőfajra. A hibridspecifikáció több esete arról számolt be, hogy az itt leírt mechanizmussal összhangban csökkent az utódok szülői és hibrid fajok közötti alkalmassága [6, 16, 53, 93], és ígéretes esetek a további empirikus kutatásokhoz.Meglepő módon egy olasz verebekkel kapcsolatos közelmúltbeli tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a szülői és hibrid fajok reproduktív izolációja részben a szülői eredetű inkompatibilitások rögzítésének tudható be [94].

Modellünk érdekes következménye, hogy ugyanazon szülőfajok között egymástól függetlenül kialakított hibrid populációk reproduktív elszigeteltséget alakíthatnak ki egymástól. Ennek az eredménynek a valószínűsége az inkompatibilitási párok számával nő. Napraforgóban az ökológiailag közvetített hibridspeciáció empirikus vizsgálatai több hibrid fajt azonosítottak, amelyek ugyanabból a szülői fajból származnak [95]. Érdekes megjegyezni, hogy a hibrid inkompatibilitások elleni szelekció ugyanazt a mintát hozhatja létre az ismétlődő hibrid populációkban. Valójában ez a mechanizmus olyan fajok filogenetikai mintázatát hozhatja létre, amely hasonló az adaptív sugárzástól elvárthoz, és több, egymással rokon faj fordul elő viszonylag rövid evolúciós időszakban. Ez a megállapítás azért feltűnő, mert modellünk nem alkalmaz adaptációt, és azt sugallja, hogy a nem adaptív folyamatok (azaz az összeférhetetlenség elleni szelekció) szintén megmagyarázhatják a gyorsan kialakuló, közeli rokon fajok klasztereit.


ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

CDNS könyvtár előkészítése:

A teljes RNS-t guanidinium-izotiocianát/CsCl módszerrel tisztítottuk (M ac D onald et al. 1987) 600 női reproduktív traktusból, mínusz a petefészkek (petevezetők, méh, parováriumok, spermathecae és ondóedény), amelyeket kimetszettek D. simulans palacktenyészetből származó vegyes korú felnőtt legyek állománya. Az mRNS -t QIAGEN (Valencia, CA) oligotex spin oszlopokkal tisztítottuk. Oligo(dT)-primed cDNS-t szintetizáltunk superscript reverz transzkriptáz segítségével, és a pCMV-Sport6 ​​vektorba (Invitrogen, San Diego) klónoztuk. Nem végeztünk oldaton belüli szubtraktív hibridizációt és nem normalizáltuk a cDNS-könyvtárat, mivel ezek a módszerek jellemzően csonkolt cDNS-eket eredményeznek, és teljes hosszúságú cDNS-t kívántunk evolúciós összehasonlításunkhoz. A kapott könyvtár 130 000 CFU -t tartalmazott, amelyek 99% -a rekombináns volt. Az átlagos betétméret 1,2 kb volt. Kétféle szondát használtunk a differenciál hibridizációhoz. Először, oligo(dT)-primed első szálú hím cDNS-t állítottunk elő vegyes életkorú és párosodási állapotú teljes felnőtt hímből. D. simulans repül a Bethesda Research Laboratories (Gaithersburg, MD) II. szuperskriptív reverz transzkriptáz segítségével, amely 32 P-jelzett dCTP-t tartalmaz, majd 65 ° C-on 30 percig 0,3 m NaOH-ban denaturál. Másodszor, a három női tojássárgája fehérje génből származó RT-PCR-termékek keverékéből véletlenszerűen elindított próbát állítottunk elő. D. melanogaster: YP1, YP2 és YP3 (B arnett et al. 1980). Ezeket a géneket kiszűrtük a könyvtárból, mivel a sárgájafehérje -RNS -ek bőségesen expresszálódnak a zsírszövetben, amely a reproduktív traktushoz kapcsolódik (B arnett et al. 1980) (a petefészekben is kifejeződnek, amelyet eltávolítottak). A hibridizációt 18 órán át 65°-on 5×SSPE-ben, 5×Denhardt-féle, 0,5% SDS-ben, 0,2 mg/ml lazac spermium DNS-ben végeztük. Az utolsó mosásokat 65 ° C -on, 0,1 × SSPE -n végeztük 10 percig. A szekvenálás QIAGEN tisztított plazmid DNS -ből történt, ABI nagyfesték -terminátor szekvenálási kémiai módszerrel, ABI 3100 automatizált szekvencerrel elemezve. Az EST szekvenciákat a GenBank letétbe helyezik. CO391819, CO392724, CO408479 és CO408480.

Polimorfizmus felmérés:

A DNS-t a PureGene DNS-izolációs készlettel extraháltuk az izofemale vonalakból D. melanogaster és D. simulans korábban C. Aquadro gyűjtötte össze a Maryland állambeli Beltsville -ben. Annak érdekében, hogy statisztikai tesztjeink hatékonyságát maximalizálhassuk, elemzéseinket az intronrégiókra összpontosítottuk, amelyeknek maximalizálniuk kell a változatosságot a fajokon belül és között. A PCR primerek és feltételek online kiegészítő anyagként elérhetők a http://www.genetics.org/supplemental/ címen. A PCR -termékeket nyolcszorosára hígítottuk vízzel, és közvetlenül szekvenáltuk az ABI nagy festék -terminátor szekvenáló kémiai módszerével, és ABI 3100 automatizált szekvenszerrel elemeztük. A szekvenciák a GenBankban vannak letétbe helyezve letéti számon. AY665365, AY665366, AY665367, AY665368, AY665369, AY665370, AY665371, AY665372, AY665373, AY665374, AY665375, AY665376, AY665377, AY665378, AY665379, AY665380, AY665381, AY665382, AY665383, AY665384, AY665385, AY665386, AY665387, AY665388, AY665389, AY665390, AY665391, AY665392, AY665393, AY665394, AY665395, AY665396.

Divergencia tanulmány:

Öt gén esetében értékeltük a DNS-szekvencia eltérését öt-nyolc, egyre inkább eltérő Drosophila faja között. Mindegyikhez a következő fajok összes vagy átfedő részhalmazait használtuk: D. erecta, D. eugracilis, D. lutescens, D. melanogaster, D. pszeudoobszcura, D. simulans, D. teissieri, és D. yakuba (részletesen az eredmények között). Két fa topológiát használtunk [csak az elhelyezésben különböznek D. erecta (K o et al. 2003)], és az eredmények konzisztensek voltak. A két topológia a következő volt: (pszeudoobszcura, lutescens, (eugracilis, (erecta, ((teissieri, yakuba), (melanogaster, szimulánsok)))) és (pseudoobscura, lutescens, (eugracilis, ((erecta, (teissieri, yakuba)), (melanogaster, szimulánok))))). Sorozatok a D. melanogaster és D. pszeudoobszcura nyilvános adatbázisokból szerezték be (http://genome.ucsc.edu/). A többi faj állományai (kivéve a saját fajtáinkat) D. simulans) szerezték be a Drosophila Fajállomány Központ Tucsonban, Arizonában. Mivel az elemzések kódoló régiókon alapulnak, a kódoló szekvenciát a cDNS -ből amplifikáltuk. A teljes RNS-t vegyes korú nőstényekből extraháltuk Trizol Reagent (Invitrogen) alkalmazásával. Véletlenszerűen dekamerázott cDNS-t szintetizáltunk MMLV-reverz transzkriptáz (Ambion, Austin, TX) alkalmazásával. A primereket az érdeklődésre számot tartó gének konzervált régióiban terveztük, amelyeket az azonosítással azonosítottunk D. melanogaster génszekvenciák tblastn legjobb találataival a D. pszeudoobszcura. A PCR primerek és feltételek online kiegészítő anyagként elérhetők a http://www.genetics.org/supplemental/ címen. A PCR-termékeket QIAquick PCR-tisztító készlettel (QIAGEN) tisztítottuk, és ABI 3700 szekvenáló (Macrogen) segítségével szekvenáltuk. A szekvenciák a GenBankban vannak letétbe helyezve letéti számon. AY665365, AY665366, AY665367, AY665368, AY665369, AY665370, AY665371, AY665372, AY665373, AY665374, AY665375, AY665376, AY665377, AY665378, AY665379, AY665380, AY665381, AY665382, AY665383, AY665384, AY665385, AY665386, AY665387, AY665388, AY665389, AY665390, AY665391, AY665392, AY665393, AY665394, AY665395, AY665396.

Evolúciós és bioinformatikai elemzések:

Az D. simulans Az EST szekvenciákat a D. melanogaster előre jelzett kódoló szekvenciákat, és az illesztést használtuk a kiszámításhoz dN/dS a PAML programban (Y ang 2000) megvalósított maximum-likelihood módszerekkel (G oldman és Y ang 1994). A többlet jelentőségének értékelése dN felett dS a következőképpen határoztuk meg. dN és dS két szabad paraméterként becsülték a legnagyobb valószínűséggel (L1). A valószínűséget a nullmodellre is kiszámítottuk dN egyenlő dS (L0). E két modellből kapott log-valószínűség különbségének kétszerese negatív (−2 [log (L0) - log (L1)]) összehasonlítottuk a khi-négyzet eloszlással 1 d.f. A polimorfizmus felméréséhez Tajima D (T ajima 1989), Fu és Li's D (F u és L i 1993), valamint Fay és Wu's H (F ay és W u 2000) DnaSP4.0 (R ozas és R ozas 1999) segítségével számítottuk ki. A szignifikanciát koaleszcens szimulációkkal határoztuk meg R (rekombináció) az adatokból becsülve H udson (1987) módszerével. Ez a három statisztika a polimorfizmusra vonatkozóan elemzi az allélok gyakoriságát (frekvencia spektrumát) a mintán belül. A semlegességtől való eltérések magukban foglalják a ritka allélok többségét (T ajima 1989 F u és L i 1993) vagy a magas frekvenciából származó allélek túlzott mennyiségét (F ay és W u 2000). Ezeket a konkrét indulásokat várhatóan összefüggésbe hozzák a közelmúltban végzett kiválasztással, amely egy lókuszon vagy annak közelében működik. A szelektív seprés során, rekombináció jelenlétében, a kapcsolt variáció a rögzítés felé húzódik, ami a magas frekvenciából származó mutációk túlzott mértékét eredményezi a kiválasztás célját határoló régiókban. Az előnyben részesített változat rögzítése a polimorfizmus megszüntetését eredményezi a kiválasztott helyet közvetlenül körülvevő helyeken (a régió mérete a rekombinációtól és a szelekció erősségétől függ). Mivel a sweep után új mutációk jelennek meg ebben a régióban, és a frekvencia felfelé sodródik, kezdetben ritka allélek feleslege van, mivel minden új mutáció új allélt termel. Az egyensúlyi frekvenciaeloszláshoz való visszatérés ideje a populáció méretének függvénye, és nagy populációk esetében meglehetősen lassú lehet.

A divergencia -elemzésekhez PAML -t (Y ang 2000) használtunk egy semleges modell valószínűségének kiszámítására, ahol egyetlen kodon sem rendelkezhet dN/dS arány > 1 (L0), és összehasonlította egy olyan modell valószínűségével, amelyben a webhelyek egy részhalmaza rendelkezhet a dN/dS arány & gt 1 (L1) (Y ang és B ielawski 2000). E két modellből kapott log-valószínűség különbségének kétszerese negatív (−2 [log (L0) − log(L1)]) összehasonlították a chi-négyzet eloszlással, amelynek szabadsági foka megegyezett a becsült paraméterek számának különbségével. Változás a dN/dS A helyek közötti arányt diszkrét (PAML M0 és M3 modellek) és β- (PAML M7 és M8 modellek) eloszlásokkal modelleztük. Az M0 és M3 modellek összehasonlítását tekintjük a variáció tesztjének dN/dS a helyek közötti arány, és nem az adaptív evolúció robusztus tesztje. Az M7 és az M8 összehasonlítása az adaptív evolúció robusztus tesztje. Annak megállapítására, hogy a dN/dS arány jelentősen meghaladja az 1 -et, összehasonlítottuk az M8 -as modellt a modell valószínűségével (M8A) a helyek további arányával, dN/dS az arány 1 (S wanson et al. 2003). Az eloszlások és a tesztstatisztikák részletei Y ang et al. (2000). A jelsorozatokat a SignalP program segítségével jósolták meg (http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP-2.0/ N ielsen et al. 1997). A transzmembrán régiókat TMHMM módszerekkel jósoltuk meg (S onnhammer et al. 1998), a TMHMM szerver használatával (http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM-2.0/).


EREDMÉNYEK

A virágzás megkezdésének átlagos dátumai (± 1 SE) a két különböző helyen a következők voltak: száraz hely: I. fulva— március 30. (±1,4 nap) BCIF — április 10. (±0,4 nap) F1—április 14. (±0,7 nap) BCIB — április 23. (±0,4 nap) I. brevicaulis— Május 2. (±0,4 nap) nedves hely: I. fulva—Március 30. (± 1,4 nap) BCIF - április 9 (± 0,4 nap) F.1- április 11. (± 0.7 nap) BCIB - április 22. (± 0,4 nap) I. brevicaulis- május 1 (0,7 nap). A kétirányú ANOVA eredményei azt mutatták, hogy volt fő hatás a „kereszttípusra”, nincs fő hatás a „helyszínre”, és nincs „hely × kereszttípus” interakció (1. táblázat). A szignifikáns főhatást (kereszttípust) tovább vizsgálva, a többszörös összehasonlítást lehetővé tevő posthoc Tukey HSD tesztek kimutatták, hogy az összes kereszttípus statisztikailag különbözik egymástól a virágindítás tekintetében (korrigált P-értékek <0,05 mind a 10 összehasonlításhoz).

Az „első virágzás időpontja” kétirányú varianciaanalízisének eredményei két különálló területen

Megvizsgáltuk, hogy az F. virágzási dátum fenotípusai1 és a reciprok visszakeresztező hibridek jelentősen eltértek a genetikai öröklődés additív modelljétől. Tisztán additív modell esetén az F. várható átlagos virágzási dátuma1 hibridek lennének a tiszta fajú szülők átlagos virágzási dátuma, és F1 a hibridek eltértek ettől az additív modelltől, de csak marginális jelentőséggel (lineáris kontrasztok, F = 2,91, 1 d.f., P = 0,088, 2. ábra). A BCIF hibridek esetében szigorú additívitás mellett a BCIF hibridek várható átlagos virágzási ideje 0,75 × a BCIF átlagos virágzási dátuma. I. fulva + 0,25 × az átlagos virágzási dátum I. brevicaulis. A BCIF hibridek valójában jelentősen eltértek ettől a null adalékos modelltől, a BCIF hibridek csak 3 nappal korábban virágoztak, mint az F.1 hibridek, átlagosan, de átlagosan 11,5 nappal később, mint a tiszta I. fulva fajok (lineáris kontraszt, F = 4,44, 1 d.f., P = 0,035, 2. ábra). A BCIB hibridek várható átlagos virágzási ideje tisztán additív öröklődési genetikai modell alapján 0,75 × az átlagos virágzási idő. I. brevicaulis + 0,25 × az átlagos virágzási dátum I. fulva, és a BCIB hibridek nem tértek el jelentősen ettől a modelltől (lineáris kontraszt, F = 0,063, 1 d.f., P = 0,802, 1. ábra).

Megfigyelt vs. várható átlagos virágkezdési időpontok (±2 SE) for I. fulva, I. brevicaulis, F1, BCIF és BCIB hibridek. Az átlós vonal a várható átlagos virágzási dátumot jelöli a génhatás additív modellje szerint.

Kvantitatív vonás lokusz elemzés:

A CIM, majd a MIM -mel való finomítás segítségével 17 olyan QTL -t azonosítottunk a BCIF térképező populációban, amelyek befolyásolták a virágzási időt egy vagy több szántóföldi élőhelyen vagy üvegházi évben (2. táblázat, 3. ábra). Ebben a keresztirányú populációban az LG1 négy QTL -vel rendelkezett: a QTL -ből háromnak negatív hatása volt, ami azt jelenti, hogy az introgresszív I. brevicaulis allélok miatt a virágzási idő korábban következett be. A három QTL konfidenciaintervalluma átfedésben volt, ami arra utal, hogy a korábbi virágzási időt okozó gének azonosak lehetnek a három különböző élőhelyen (2002-es üvegházi szezon, nedves és száraz szántóföldi területek 2. táblázat, 3. ábra). A kapcsolódási csoport legfelső részén egy negyedik QTL -t észleltek, és ennek a QTL -nek pozitív hatása volt, ami azt jelenti, hogy az introgresszív I. brevicaulis allélok okozták a virágzási idő későbbi bekövetkezését (a szárazföldi területen 2. táblázat, 3. ábra). Az LG12 volt az egyetlen további kapcsolódási csoport a BCIF térképező populációban, amely negatív hatású QTL-t mutatott ki (azaz., introgresszív I. brevicaulis az allélok kiváltották a virágzást korábban szárazföldi helyen). Ezzel szemben az LG12-n egy QTL-t is észleltek, amely későbbi virágzási időt okozott a nedves területen. Ez a két QTL, ellentétes hatásuk miatt, nem valószínű, hogy ugyanazoknak a géneknek köszönhető. A BCIF térképező populációban kimutatott fennmaradó 11 QTL későbbi virágzást okozott. Ezek a lokuszok egyetlen QTL (azaz., amely a virágzási időt a négy üvegházi vagy szántóföldi élőhely közül csak egyben befolyásolja) az LG2-n, LG6-on, LG8-on, LG9-en és LG13-on, valamint két egymást átfedő QTL-en (a négy üvegházi vagy szántóföldi élőhely közül kettőben befolyásolja a virágzási időt) az LG5-ön, LG7 és LG11. Négy episztatikus kölcsönhatást észleltek a QTL között a MIM módszerekkel: a 2002. évi üvegházhatástani vizsgálat QTL 2. és 3. között a QTL 2. és 3. és 3. és 4. között a száraz területen, valamint a QTL 1. és 6. között a nedves helyen (2. táblázat). Minden esetben az episztatikus kölcsönhatások két allél között azt eredményezték, hogy a virágzási idő a vártnál később következik be, pusztán additív modell alapján.

A domináns kapcsolati térképe I. brevicaulis Az F -ben elkülönülő IRRE retrotransposon kijelző markerek1 BCIF hibridek előállításához használt hibrid. A virágzási fenológiára vonatkozó szignifikáns QTL-eket (2-LOD konfidenciaintervallumokkal) a kapcsolódási csoportoktól jobbra jelöljük. A vörös sávok azokat a régiókat jelölik, ahol introgresszáltak I. brevicaulis Az allélok a virágzást korábban indították el, míg a kék sávok azokat a régiókat jelölik, ahol az introgresszió következett be I. brevicaulis az allélok miatt a virágzás később indult meg. A QTL elemzéseket a két üvegházi évben, 2002-ben és 2003-ban, valamint 2006-ban két parcellán (száraz és nedves) végeztük.

QTL a virágzás megkezdéséhez két szántóföldi helyen (száraz és nedves), valamint két üvegházi szezonban (2002 és 2003), Kr. E.1 (BCIF) populáció

A BCIB térképészeti populációban a CIM -et, majd a MIM -et használtuk, és összesen 15 QTL -t találtunk, amelyek befolyásolták a virágzási időt (3. táblázat, 4. ábra). A 15 észlelt QTL közül csak 4-nek volt pozitív hatása (azaz., későbbi virágzást okozott, amikor I. fulva allélok voltak jelen). E QTL -ből kettőt észleltek a 2002 -es üvegházhatástani vizsgálatban, és az LG6 és LG15 készülékeken találhatók. A másik két pozitív QTL -t a nedves mezőben észlelték, és az LG9 és LG13 készülékeken találhatók. A BCIB térképező populáció összes többi QTL -értéke negatív volt azaz., introgresszuskor korábbi virágzást okoztak I. fulva allélok voltak jelen. Két átfedő, negatív QTL -t találtak az LG2 -n, és kimutatták a 2002 -es üvegházi mintában és a szárazföldi területen. További két, egymást átfedő QTL -t helyeztek el az LG7 -en, és ezeket a 2002 -es és 2003 -as üvegházhatástani vizsgálatokban észlelték. A fennmaradó negatív QTL-eket egyenként találtuk (azaz., a négy üvegházi vagy szántóföldi élőhely közül csak egyben befolyásolta a virágzási időt) az LG4, LG5, LG10, LG16, LG17, LG20 és LG21 modelleken. Három episztatikus kölcsönhatást észleltek a BCIB térképező populációban: QTL 2 és 3 között, valamint QTL 4 és 5 között a 2002-es üvegházi vizsgálatban és QTL 1 és 4 között a nedves szántóföldi területen (3. táblázat). Az üvegházhatástani vizsgálatban észlelt episztatikus kölcsönhatások korábbi virágzási időt okoztak, amikor mindkettő I. fulva allélek voltak jelen a különböző QTL-eknél. Ezzel szemben a nedves helyen észlelt episztatikus kölcsönhatás a pusztán additív modellhez képest a vártnál később következett be.

Domináns kapcsolati térképe I. fulva Az F -ben elkülönülő IRRE retrotransposon kijelző markerek1 BCIB hibridek előállításához használt hibrid. A virágzás fenológiája szempontjából jelentős QTL-t jelöljük (2-LOD konfidencia intervallummal) a kapcsolódási csoportoktól jobbra. A piros sávok azokat a régiókat jelölik, ahol bekerültek I. fulva Az allélok miatt a virágzás korábban kezdődött, míg a kék sávok azokat a régiókat jelölik, ahol introgresszáltak I. fulva az allélok miatt a virágzás később kezdődött. A QTL elemzéseket a 2002 -es és 2003 -as két üvegházi évben, valamint 2006 -ban két szántóföldön (száraz és nedves) végeztük.

QTL a virágzás megindítására két szántóföldi területen (száraz és nedves) és két üvegházi szezonban (2002-ben és 2003-ban) egy Kr. e.1 (BCIB) népesség


Kémiai jelek, amelyek irányítják a női reprodukciót Drosophila melanogaster

Az élelmiszerek, ragadozók és fajtársak által a környezetbe kibocsátott vegyszerek kritikus szerepet játszanak Drosophila reprodukció. A nőstények és a hímek szagokkal teli környezetben élnek, amelyek molekulái közlik velük az élelem, a lehetséges társak, versenytársak vagy ragadozók elérhetőségét.A gyümölcsből származó illékony vegyszerek, a gyümölcsön növekvő élesztő és a gyümölcsön már jelen lévő legyek vonzzák Drosophila, a legyek koncentrálása az étkezési helyeken, ahol párosodni is fognak. A nőstényen megjelenő fajspecifikus kutikuláris szénhidrogének Drosophila ahogy érik, a hímek érzékelik, és feromonokként hatnak, hogy serkentsék a fajta hímek párzását és gátolják a heterospecifikus párzást. A nőstény feromonprofilja reagál táplálkozási környezetére is, őszintén jelezve termékenységi potenciálját. A párzás után a hím által átvitt kutikuláris és sperma szénhidrogének megváltoztatják a nőstény kémiai profilját. Ezek a molekulák kevésbé vonzóvá teszik a nőstényt más hímek számára, ezáltal megvédik párja spermiumbefektetését. A nőstények kifejlesztették azt a képességüket, hogy ellensúlyozzák ezt a gátlást azáltal, hogy néhány perccel a párzás után a sperma szénhidrogént (a maradék magömléssel együtt) kilökik. Bár ez a kilökődés átmenetileg visszaállíthatja a nőstény vonzerejét, röviddel ezután egy másik hím feromon, egy magzati peptid, csökkenti a nőstény párkapcsolati hajlandóságát, és így tovább védi a hím befektetését. A nőstények szaglás és ízérzékelés segítségével választják ki az optimális tojásrakási helyeket, integrálva az utódok táplálékának elérhetőségét, valamint más legyek és káros fajok jelenlétét. Azzal érvelünk, hogy az evolúciós megfontolások, például a szexuális konfliktusok és a legyek életkörülményeinek figyelembe vétele segít megérteni az erősen fajspecifikus feromonok és keverékeik szerepét, valamint az egyén válaszát a kémiai jelzésekre. környezet.

Ez az előfizetéses tartalom előnézete, hozzáférés az intézményen keresztül.


Nézd meg a videót: Poruka od YouTuba! (Január 2022).