• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy rzucają światło na specjację sympatryczną

    27.02.2012. 17:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Specjacja sympatryczna - powstanie dwóch lub więcej potomnych gatunków z jednego pragatunku na obszarze tego samego siedliska - od dawna nurtowała naukowców. Zespół naukowców z Wlk. Brytanii i USA dostarcza nowych informacji na temat głęboko zakorzenionego zróżnicowania genetycznego, jakie prawdopodobnie występuje wszędzie w dzikich populacjach drobnoustrojów. Odkrycia zostały zaprezentowane w czasopiśmie PLoS Biology.

    Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w USA i z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wlk. Brytanii wyjaśniają, że dowodzenie idei specjacji sympatrycznej nie jest łatwym zadaniem. Problem okazuje się jeszcze trudniejszy, gdy mowa o drobnoustrojach.

    "Jedno z najważniejszych pytań, od czasów Darwina, dotyczy sposobu różnicowania się gatunków żyjących obok siebie" - wskazuje profesor Rachel Whitaker, autorka naczelna raportu z badań z Uniwersytetu Illinois. "Na to pytanie nie znaleziono tak naprawdę dobrej odpowiedzi, nawet w przypadku makroorganizmów, które badamy od setek lat."

    Bakterie i archeony, które są daleko spokrewnionymi kuzynami drobnoustrojowymi okazują się problematyczne, jeżeli chodzi o tego typu badania, ponieważ potrafią dzielić się informacjami genetycznymi na wiele różnych sposobów.

    Zdaniem badaczki z Illinois drobnoustroje chcą zwyciężyć. W tym celu dzielą się i wytwarzają takie same lub niemal takie same klony samych siebie. "Jeżeli byłby to jedyny sposób na zdobycie pozycji, to ich różnorodność genetyczna byłaby dosyć ograniczona, wynikając z kilku losowych błędów kopiowania i mutacji" - wyjaśnia. "Ale mogą one łączyć się ze sobą, aby przekazywać geny tam i z powrotem, wchłaniać losowe elementy genetyczne ze środowiska i pozyskiwać nowe geny od wirusów, które zarażają je i ich sąsiadów."

    Zespół rozłożył na czynniki pierwsze spuściznę genetyczną pojedynczych drobnoustrojów. To pomogło naukowcom ustalić, co było bakterią, a co archeonem. Wyniki umieściły archeony w trzeciej domenie organizmów, wyraźnie wskazując, że bakterie i archeony różnią się od siebie zasadniczo.

    "Za każdym razem kiedy spoglądamy, wszędzie gdzie spoglądamy za pomocą tych molekularnych narzędzi, widzimy zmienność w populacjach drobnoustrojów" - stwierdza profesor Whitaker. "Aby odróżnić gatunki, trzeba użyć tych molekuł, tych sekwencji DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego)." Aczkolwiek to zadanie nie jest łatwe.

    Zespół postawił w centrum uwagi Sulfolobus islandicus. Organizm ten, należący do domeny archeonów, uwielbia ciepło prawdopodobnie dlatego, że żyje w "wyspowych" populacjach wytwarzanych przez gorące źródła geotermalne.

    "To środowisko nie jest nazbyt złożone pod względem mikrobowym" - zauważa profesor Whitaker. "Nie ma zbyt wielu organizmów, które sobie w nim radzą a tym, które owszem radzą sobie, niezbyt często udają się przenosiny."

    Naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie 12 szczepów S. islandicus z jednego źródła termalnego w regionie wulkanu Mutnowski na Kamczatce w Rosji. Pośród 12 szczepów S. islandicus dane ujawniły 2 odrębne grupy. Profesor Whitaker zauważa, że drobnoustroje wymieniają geny z członkami własnej grupy bardziej niż się tego spodziewano, a mniej od przewidywań z drugą grupą. Należy podkreślić, że wymiana materiału genetycznego między obydwiema grupami słabła wraz z upływem czasu.

    To wskazuje, że obydwie grupy już są odrębnymi gatunkami, mimo zajmowania tego samego siedliska. Chociaż różnice między nimi były minimalne, to nie pozostawiały wątpliwości, że zachodziła specjacja.

    "Złapaliśmy je na specjacji" - jak mówi. "Wymieniają pewne geny - z tym że niezbyt wiele. Zatem teraz wiemy, że niepotrzebna jest (geograficzna lub mechaniczna) bariera przed rekombinacją, aby zaszła specjacja. Wystarczy tylko dobór rozdzielający dwie grupy, o czym nikt wcześniej nie wiedział. Istnieje o cały rzędy wielkości więcej gatunków drobnoustrojów niż przypuszczaliśmy. A to nieco zadziwiające."

    Wkład w badania wniósł również zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis w USA.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Specjacja sympatryczna – rodzaj specjacji, czyli powstawania nowych gatunków opisywany w teorii ewolucji, różniący się znacząco od specjacji allopatrycznej. Populacje poddane specjacji sympatrycznej nie są rozdzielone geograficznie i dzielą ten sam obszar występowania. Różnica powstaje na skutek mutacji np. zwiększenia liczby chromosomów, która utrudnia krzyżowanie się organizmów. Przez jakiś czas krzyżowanie z istniejącą już populacją jest możliwe, ale z czasem staje się coraz trudniejsze prowadząc do powstania nowego gatunku. Specjacja radiacyjna (zwana również właściwą) – typ specjacji, któremu poszczególne populacje danego gatunku ulegają z różnym tempem (a niektóre wcale), a zmiany populacyjne będące jego konsekwencją mogą zachodzić w różnych kierunkach. Prowadzi do powstania wielu zróżnicowanych gatunków potomnych, przy możliwości przeżycia przodków. Ortologi – homologiczne geny, których rozdzielenie nastąpiło na skutek specjacji, czyli rozdzielenia gatunków, lub rzadziej horyzontalnego transferu genu.

    Zmienność genetyczna – naturalne różnice sekwencji DNA (genotypu) organizmów jednego gatunku. Różnice te mogą powodować zmiany w budowie białek lub czasie i miejscu ich wytwarzania, w efekcie prowadząc do różnic w fenotypie, np. inne ubarwienie sierści, różna odporność na zmiany temperatury, zdolność (lub jej brak) do trawienia laktozy. Wiele cech, które są zróżnicowane genetycznie prawdopodobnie nie ma wpływu na przeżycie organizmów (np. kolor oczu u ludzi), ale zmienność genetyczna cech, które mogą wpłynąć na przystosowanie organizmów, to „paliwo” ewolucji. Organizmy mogą się też różnić nie kodującymi sekwencjami DNA. Takie różnice nie mają znanego nam wpływu na fenotyp, ale są użyteczne w analizie zmienności genetycznej przez biologów. Choć wiele opisujących mitologię irlandzką rękopisów zaginęło, a prawdopodobnie znacznie więcej treści nigdy nie zostało spisanych, istniejących informacji wystarcza, aby wyróżnić cztery odrębne, czasem zachodzące na siebie, cykle: Cykl Mitologiczny, Cykl Ulsterski, Cykl Feniański i Cykl Historyczny. Istnieje też wiele tekstów mitologicznych, które nie należą do żadnego z cykli, jak również spora liczba spisanych opowieści ludowych, które, choć nie są czysto mitologiczne, opowiadają o postaciach z jednego lub kilku spośród tych czterech cykli.

    Specjacja allopatryczna – typ specjacji, czyli powstawania nowych gatunków, w której decydującą rolę odgrywa powstanie bariery geograficznej, uniemożliwiającej fizyczny kontakt pomiędzy rozdzielonymi populacjami. Przykładem takiej bariery może być powstanie rzeki lub krateru bądź też rozsunięcie się płyt kontynentalnych. Ponieważ nowo powstałe populacje nie mogą się ze sobą krzyżować, nie zachodzi między nimi wymiana genów, a ewolucja każdej populacji odbywa się niezależnie, nawet jeśli warunki środowiskowe w obu miejscach pozostają identyczne. Po pewnym czasie zmiany w obu populacjach mogą okazać się tak duże, że krzyżowanie się pomiędzy nimi jest niemożliwe (izolacja rozrodcza), co oznacza, że powstały nowe gatunki. Badania ankietowe umożliwiają uzyskanie od respondentów w sposób bezpośredni informacji dotyczącej tego jak osoba ankietowana ocenia i postrzega badane zjawisko. Podstawowym narzędziem badania ankietowego jest kwestionariusz ankietowy, który zawiera uporządkowaną listę pytań. Pytania mogą mieć charakter pytań otwartych, które dają swobodę formułowania odpowiedzi, lub pytań zamkniętych, które ograniczają odpowiedź do jednego z podanych w ankiecie wariantów. Ankiety mogą być wypełniane przez respondentów lub przez ankietera.

    Mikroorganizm (gr. μικρός, mikrós – mały, ὀργανισμός, organismós – organizm), drobnoustrój, mikrob – organizm obserwowany dopiero pod mikroskopem. Pojęcie to nie jest zbyt precyzyjne, lecz z pewnością mikroorganizmami są bakterie, archeony, pierwotniaki i niektóre grzyby. Najprecyzyjniej grupa ta definiowana jest jako ogół organizmów jednokomórkowych, dlatego nie można terminu tego stosować do bardzo małych przedstawicieli różnych grup zwierząt, takich jak np. nicienie, wrotki, roztocza, niesporczaki, owady itd. Chromosomowa teoria dziedziczności – teoria, według której czynniki dziedziczności – geny – są jednostkami materialnymi i znajdują się na chromosomach, są ułożone liniowo i zajmują ściśle określone miejsca (tzw. locus). W czasie koniugacji chromosomów homologicznych może zachodzić zjawisko crossing-over, co jest przyczyną zmienności rekombinacyjnej. Geny leżące blisko siebie to geny sprzężone – dziedziczą się razem. Dwa geny dziedziczą się niezależnie, jeżeli położone są na osobnych chromosomach. Teorię sformułował w 1915 r. Thomas Hunt Morgan.

    Dobór różnicujący (dobór rozdzielający, dobór rozrywający, selekcja rozrywająca, dobór rozrzutowy) – mechanizm ewolucji biologicznej. Polega na eliminowaniu osobników o średniej wartości danej cechy a tym samym premiowaniu osobników o cechach skrajnych. Zachodzi w niejednorodnym środowisku. Utrzymuje zróżnicowanie genetyczne. Może prowadzić do specjacji.

    Specjacja filetyczna – typ specjacji, któremu równomiernie ulega cały gatunek. W konsekwencji powstaje jeden gatunek potomny bez zachowania przodków.

    Powstawanie gatunków albo specjacja to proces biologiczny, w wyniku którego powstają nowe gatunki organizmów. Zachodzi na skutek wytworzenia się bariery rozrodczej pomiędzy wyjściowymi populacjami, czyli zaistnieniu zjawiska, które uniemożliwia między nimi wymianę genów. Specjacja parapatryczna jest procesem, który zachodzi, gdy nowo powstające gatunki są jedynie częściowo izolowane geograficznie (stanowią części ciągłej populacji), czyli osobniki są w stanie przekraczać bariery rozdzielające części populacji. Barierą izolującą w takim przypadku jest klimat lub duże odległości pomiędzy poszczególnymi częściami populacji. Specjacja parapatryczna zachodzi więc wśród gatunków odznaczających się znacznym rozprzestrzenieniem.

    Erozja genetyczna – proces zmniejszania się puli genowej populacji, utrata różnorodności genetycznej, czyli eliminacja rzadkich alleli na skutek dryfu genetycznego i inbredu. Proces może zachodzić w populacjach organizmów dziko żyjących, jak i gatunków uprawianych roślin oraz hodowanych zwierząt. Proces utraty alleli zachodzi naturalnie, będąc elementem ewolucji biologicznej, jednak za erozję genetyczną uznaje się utratę każdego z alleli, który może być odpowiedzialny za adaptację do lokalnego środowiska, ułatwiać zabiegi rolnicze albo umożliwiać zaspokojenie potrzeb konsumentów. W przypadku odpowiednio dużych populacji utrata zmienności równoważona jest przez sukcesywnie następujące mutacje. W przypadku populacji o niedostatecznej liczebności ryzyko utraty zmienności genetycznej rośnie proporcjonalnie do wysokiej zmienności liczby potomstwa, nierówności w proporcji płci i zmienności liczebności populacji.

    Dodano: 27.02.2012. 17:37  


    Najnowsze