My heart belongs to daddy

Nært beslektede dyrepopulasjoner parer seg ofte i naturen, og man skulle tro det hindret utvikling av nye arter. Evolusjonsbiologer ved UiO viser hvordan artsdannelse kan forsterkes til tross for hybridisering. Nøkkelen er gener på kjønnskromosomene.

Når to populasjoner, eller bestander, av en dyreart blir geografisk atskilt, kan de utvikle seg i ulike retninger og på sikt danne to nye arter.

Dersom slike populasjoner kommer i kontakt med hverandre før artsdannelsen er fullendt, kan imidlertid individene krysse seg med hverandre og danne hybrider. Man vil da kunne forvente at genene til de begynnende artene smelter sammen og at den begynnende artsdannelsen vil reverseres.

Når en blir til to

Hvordan nye arter dannes er et sentralt spørsmål innenfor evolusjonsbiologi. Det er også viktig for forståelsen av hvordan det biologiske mangfoldet på jorda har oppstått.

Biologer tilknyttet Centre for Ecological and Evolutionary Synthesis (CEES) ved UiO har lenge arbeidet med problemstillinger knyttet til artsdannelse, og publiserte nylig nye funn i det ledende tidsskriftet Science.

"Biologene bak studien: Thomas Borge, Stein Are Sæther og Glenn-Peter Sætre."
"Biologene bak studien: Thomas Borge, Stein Are Sæther og Glenn-Peter Sætre."

Gjennom studier av to beslektede fuglearter, halsbåndfluesnapper (Ficedula albicollis) og svarthvit fluesnapper (F. hypoleuca), har forskerne oppdaget at gener på kjønnskromosomene er avgjørende for artskjennetegn og partnervalg.

Sammensmeltning vs. divergering

Halsbåndfluesnapper og svarthvit fluesnapper skilte lag for omkring to millioner år siden, men etter siste istid har disse artene kommet i kontakt med hverandre igjen flere steder i Europa. I disse områdene er mellom to og fem prosent av alle paringer hybridisering mellom de to søsterartene.

Professor Glenn-Peter Sætre og hans forskergruppe ved CEES har over flere år studert hva som skjer i slike hybridsoner. Det har gitt verdifull innsikt i hvordan reproduktiv isolasjon dannes og hvordan nye arter kan oppstå.

Paradokset er at når hybrider dannes, brytes de genetiske koblingene som er spesifikke for arten ved at genene fra foreldrene blandes, såkalt rekombinasjon. Potensielt skulle dermed barrieren mellom artene brytes og resultere i en sammensmelting av de to.

Så hvordan opprettholdes denne preferansen for å velge sine egne?

Medfødt preferanse

Hos mange fugler skyldes partnerpreferanse sosial læring. Kjøttmeishunner som fostres opp av blåmeishanner, vil foretrekke samme art som fosterfaren.

- Men dette er ikke den eneste måten fugler tilegner seg preferanse på. Hos fluesnappere viser preferansen seg å være genetisk bestemt. Dette påviste vi ved å se på partnervalget til hunner som vokste opp hos fosterforeldre av motsatt art. De foretrakk fortsatt arten til sine biologiske foreldre, noe som viser at preferansen er medfødt og ikke lært, sier førsteforfatter bak studien Stein Are Sæther.

Gutt eller jente

Mennesker har to kjønnskromosomer, X og Y, hvor kvinner har XX og menn har XY. Det er derfor menn som “bestemmer” barnets kjønn, ettersom det arver ett kromosom fra hver av foreldrene og det alltid kommer en X fra mor. Får barnet en X fra farens sædcelle blir det jente, mens Y gir gutt.

Hos fugler finnes et tilsvarende system, men kjønnskromosomene kalles Z og W. Og i motsetning til hos pattedyrene, er det hunnen som “bestemmer” kjønnet siden hanner har ZZ, og hunner har ZW.

Like leker best

"Hannlig hybrid mellom halsbåndfluesnapper og svarthvit fluesnapper."
"Hannlig hybrid mellom halsbåndfluesnapper og svarthvit fluesnapper."

Hos fugler er det oftest slik at det er hunnen som står for partnervalget, slik også hos fluesnapperne. Studien viser altså at hybridhunnene foretrekker hanner av samme art som den biologiske faren, hvorfra de har arvet ett Z-kromosom.

- Dette gir sterk evidens for at gener som påvirker egenskaper som er viktige for hunners partnervalg nedarves på det kjønnskromosomet som døtre kun arver fra sin far. For alle andre kromosomer spiller det ingen rolle hvilken art som er far og mor - hybrider har arvet 50 prosent av genene sine fra hver av artene. Men Z kromosomet har de fått bare fra far, forklarer Sæther.

Det viser seg også at rekombinasjonen på det Z-kromosomet er minimal. Det vil si at siden genene som har med artsdannelse å gjøre befinner seg på samme kromosom, nedarves disse sammen i stedet for å blandes.

Dermed opprettholdes partnerpreferansen som hybriden arver fra faren. Som en følge av dette vil artene kunne bli bedre og bedre til å unngå hybridisering.

Artsdannelsen forsterkes

Et annet poeng er at gener på det samme kromosomet også er med på å gi hybrider lav fruktbarhet. Det er dermed et seleksjonspress for å pare seg med artsfrender og mot å hybridisere.

Dette seleksjonspresset sammen med koblingen av artsdannelsesgener på kjønnskromosomet, gjør at artsdannelsen kan forsterkes og fullendes hos fluesnapperne, til tross for at de av og til hybridiserer.

Evolusjonsbiologene tror at liknende resultater kan finnes hos flere dyrearter som har samme kjønnskromosomsystem, for eksempel hos sommerfugl og andre fuglearter.

Kjønnskromosomer kan dermed vise seg å være en “hotspot” for artdannelse.

Referanse: Sæther, S. A., Sætre, G-P., Borge et al. (2007) Sex chromosome-linked species recognition and evolution of reproductive isolation in flycatchers. Science. Vol 318, Issue 5847

Powered by Labrador CMS