Podivné zvieratá v lesoch svetových hybridov, ktoré ohromujú svet prírodovedcov
Príbeh o vzhľade týchto „vlkov“ a dôsledky ich objavenia a štúdia pre vedecké myslenie v oblasti prírodných vied sú predmetom rozsiahleho článku, ktorý nedávno publikoval New York Times a podpísal Moises Velasquez-Manoff. Pri rozhovore s biológmi rôznych špecializácií - genetikmi, zoológmi, špecialistami na evolučnú biológiu - ukazuje, ako sa tieto zvieratá objavili, účasť ľudí na ich vzhľade a vplyv tohto javu na taxonomické myslenie.
Na rozdiel od „čistých“ druhov, ktorých populácie sú uniformnejšie, mierne geneticky rozmanité, všetci jedinci sa na hlbokej úrovni genómu navzájom veľmi podobajú, hybridná populácia coilupi je heterogénna: existujú exempláre, ktoré sú viac vlkmi s niektorými kojotovými génmi a na druhom konci tohto distribučného spektra sú kojoti s niektorými vlčími génmi. Medzi týmito extrémami sa môžu objaviť gény kojotov a génov z rôznych druhov vlkov v akomkoľvek pomere, niekedy je zmes „pikantná“ s niektorými génmi od psov divo žijúcich v lese, ktorí sa dostali na titulku príbuzných druhov. psovitých psov - vlkov a kojotov. Niektorí odborníci sa domnievajú, že ide o iný druh severoamerického vlka, červeného vlka (Canis rufus), hoci jeho samotný stav ako „čistého“ druhu je sám osebe kontroverzný.
Túto zamotanú zmes nazývajú genetici na Trent University v Peterborough v Kanade, “canis polievka„ čo tak zmes, akási „genetická“ polievka z cicavcov z rodu Canis, ku ktorej patria všetky druhy, ktoré prispeli k zrodu týchto komplexných hybridov.
Príbeh prebiehal asi takto: s kolonizáciou Severnej Ameriky Európanmi sa stal americký druh vlka (východný vlk, lysec Canis) predmetom prenasledovania kolonistami. Intenzívny lov a otrava otrávenými návnadami viedli k vyhynutiu tohto druhu na severovýchode USA. Poslední prežili masaker tejto populácie migrovali do dnešnej Kanady. V rovnakom čase sa kojoti (Canis latrans), menší druh divých psov, pôvodom z Veľkých nížín, začali rozširovať na východ, kde narazili na vlkov. „utečencov“ východniarov a pároval sa s nimi. Ich potomkovia sa párili aj s inými druhmi psovitých psov: niekedy so psami (Canis familiaris), ale najmä so sivým vlkom, pôvodom z Eurázie, Canis lupus, s vlkom, ktorý žije v našej krajine a migroval v Severnej Amerike vo viacerých vlnách, za posledných 240 000 rokov, cez pozemný most, ktorý sa počas zaľadnenia vytvoril na mieste súčasného Beringovho prielivu a spájal Áziu so Severnou Amerikou.
Výsledkom bolo vystúpenie niektorých hybridné mäsožravce, ktoré zdedili po svojich rodičoch rôznych druhov zmes vlastností čo im pomohlo stať sa impozantnými hráčmi v ekosystémoch, v ktorých žijú. Väčšie ako kojoti (asi 40%), so silnejšími čeľusťami, ako vlci, zdedili, tiež po vlkoch, charakter spoločenských zvierat, ktorý im umožňuje loviť v balíkoch, vďaka čomu sú efektívne pri zostrelení veľkej koristi. Ale tiež zdedili cennú vlastnosť od kojotov: schopnosť prispôsobiť sa antropizovanému prostrediu, žiť, teda v prostrediach s hustou ľudskou populáciou. Kojoti sú na tom tak dobre, že mnohí žijú v mestách, dokonca aj v hlučných a preplnených amerických metropolách s miliónmi obyvateľov.
Prínosy z nárastu lesnej plochy vo východnej časti Severnej Ameriky (pretože v USA sa poľnohospodárstvo v súčasnosti prevažne praktizuje v centrálnej časti krajiny a v Kalifornii, lesy po obrábaní znovu obsadili pôdu a prechod na ropnú ekonomiku znížil spotrebu dreva) - coilupii rozšírili svoju oblasť, v ktorej pokračujú dodnes. Takže nechtiac človek vytvoril podmienky pre šírenie tejto novej hybridnej entity. A jeho jedinečná zmes vlastností, vďaka kombinácii génov, mu pomohla prispôsobiť sa a rozšíriť sa, oveľa jednoduchšie a rýchlejšie ako ktorýkoľvek z čistých druhov, ktoré boli jeho rodičmi, v oblastiach, kde je antropogénny tlak dosť vysoký., kvôli hustote ľudskej populácie.
„Sme nejako privilegovaní, pretože sme mohli byť svedkami zrodu tejto entity za posledných 100 rokov,“ hovorí Bradley White, genetik z Trent University.
Ale táto entita nie je zaujímavá iba z pohľadu faunálnej rozmanitosti: jej existencia spochybňuje - alebo vracia, kto vie koľkokrát - staré koncepty, ktoré stále dominujú vo vedeckom myslení, ale ktoré sa niekedy ukážu ako neadekvátne a nedokážu pochopiť zložitosť. živý svet v úplnom vývoji.
Biológovia to dlho zvažovali medzidruhová hybridizácia - párenie medzi rôznymi druhmi - viedlo by k vyhynutiu niektorých druhov v ich čistom stave a ako celok by sa to považovalo za negatívny jav. Koncepcia druhov stále závisí od popisu, ktorý uviedol Ernst Mayr v polovici dvadsiateho storočia: proces špecializácia - tvorba nových druhov - nastáva, keď sa izolujú 2 populácie druhu, a to buď geograficky, ekologicky alebo behaviorálne. Najjednoduchším prípadom je výskyt geografickej bariéry: ak by sa uprostred časti krajiny, na ktorej žije druh X, otvorilo veľké rameno, čím by sa rozloha pôdy rozdelila na dve časti a pôvodná homogénna populácia sa rozdelila na druhy v dvoch populáciách, navzájom izolované, potom by sa tieto dve populácie vyvíjali osobitne, každá by šla svojou vlastnou evolučnou cestou. Nakoniec by sa od seba tak líšili, že aj keby prekážka, ktorá ich oddeľuje, mala zmiznúť, tieto dva druhy sa už nemohli navzájom pretínať, aby sa im narodilo potomstvo; ich genetika by im to už neumožňovala. Toto je reprodukčná izolácia, podstatný faktor pri definovaní druhu podľa Mayrovej vízie.
Ak je reprodukčná izolácia kľúčom k vzniku a udržiavaniu druhov, zdalo sa prírodovedcom logické domnievať sa, že reverzný jav, medzidruhová hybridizácia, znamená vymieranie druhov. Hybridizácia medzi druhmi je naďalej možná počas procesu špecializácie - ktorý zvyčajne trvá státisíce alebo milióny rokov - pokiaľ rozdiely medzi druhmi nie sú také veľké, aby viedli k reprodukčnej izolácii.
V dnešnej faune existuje veľa príkladov tohto typu: príbuzné druhy, vyvíjajúce sa, na ceste k úplnej diferenciácii, ale stále nedostatočne geneticky rozmiestnené, občas sa pária, ako výnimka zo svojho obvyklého správania.
Niekedy sa krížia jedinci z dvoch druhov Domáce zvieratá; to je ten prípad mulica (kríženec koňa a somára) alebo pomenovaného kríženca DZO, vyplynulo z kríženie kráv s Jakulom, druh dobytka z Tibetu chovaný na mlieko, mäso a ako hospodárske zvieratá.
Pri iných príležitostiach je to o domáci a divoký druh, ako v prípade hybridov psov a vlkov alebo tých, ktoré sú výsledkom párenia divej mačky (Felis silvestris) s mačkou domácou (Felis catus).
Inokedy sa pári, nielen v zajatí, ale aj na slobode 2 divoké druhy:
- príkladom sú medvede „pizzly“, ktoré sú výsledkom hybridizácie medveďa grizzlyho (Ursus arctos horribilis) s ľadovým medveďom (Ursus maritimus). Testy DNA potvrdili niekoľko takýchto prípadov.
- existujú prípady kurčiat narodených z párenia Rys kanadský (Lynx canadensis) cu rys ostrovid, nazývaný tiež bobcat (Lynx rufus), ďalší severoamerický druh rysa, južnejší
- Boli zaznamenané hybridné žraloky, hybridné delfíny, hybridné veľryby, žaby, vtáky, netopiere, hybridné veveričky a mnoho ďalších prípadov, ktoré ukazujú, že medzidruhové párenie, aj keď je výnimkou z normálneho reprodukčného správania, je stále rozšírenejšie, ako sa doteraz myslelo.
Aj moderní ľudia - my, druh Homo sapiens - môžu mať vo svojom genóme stopy DNA z iných druhov: s výnimkou subsaharských populácií má väčšina hovoriacich malé časti - až 4% - DNA z ľudských genómov. Neandertálci, dokonca tvrdia niektorí odborníci, a stopy DNA od iného druhu človeka, z Eurázie, z človeka z Denisovej (denisovan), druhu, s ktorým by si H. sapiens počas svojho vývoja v Eurázii príležitostne prechádzal.
Hybridy sú „dobré“ alebo „zlé“?
Zistenie, že k medzidruhovej hybridizácii dochádza pomerne často, je v rozpore s myšlienkou, že hybridizácia je z evolučného hľadiska zlá vec. Prečo sa to považuje za negatívnu vec? Jedným z dôvodov by bolo to, V mnohých prípadoch sú výsledné hybridy prvej generácie sterilné, to znamená, že sú z hľadiska evolúcie, ktorá predpokladá pretrvávanie druhov, akési odmietnutie. (Toto je prípad mulíc: muži sú vždy sterilní, ženy môžu byť plodné, ale zriedka.) Potom, aj keď sú potomkovia hybridov plodní, môžu existovať otázky adaptácie: rodičia rôznych druhov sú zvyčajne prispôsobení rôznym prostrediam, s rôznymi zdrojmi (ako sú medvede grizzly a ľadové medvede) a potomstvo, ktoré sa úplne nepodobá na žiadneho z rodičov, môže mať ťažkosti s prispôsobením sa každému medzi týmito dvoma prostrediami.
Medzidruhové kríženie sa teda z evolučného hľadiska javí ako „zlý nápad“. A napriek tomu sa vyskytuje častejšie, ako sa doteraz myslelo, a prípad pakoní, komplexných hybridov, veľmi dobre prispôsobených a rozširujúcich sa, ukazuje, že veci nie sú také jednoduché, ako sa zdá, že predstavujú klasické koncepty druhov, druhov, atď.
Vzhľad týchto jivín okrem iného ukazuje, že zásahy človeka do prírody môžu búrať prirodzené bariéry, ktoré navzájom izolujú druhy.
Napríklad zmena podnebia - k ktorej významnej miere prispieva ľudská činnosť - môže uprednostniť stretnutie doteraz geograficky izolovaných druhov. Globálne otepľovanie vážne ovplyvňuje Arktídu, podľa odborníkov sa región otepľuje 2-4 krát rýchlejšie ako zvyšok planéty. Podnebie je menej drsné, lesy a kríky sa rozširujú. Výsledkom je, že južnejšie živočíšne druhy rozširujú svoju oblasť na sever, kde sa stretávajú so svojimi severnejšími príbuznými, a ak medzi nimi nie sú príliš veľké genetické rozdiely, krížia sa.
Ale aj bez ľudského zásahu existuje medzidruhová hybridizácia a jej existencia v pomerne veľkom meradle si vyžaduje revíziu koncepcie, že hybridy sú „šrotom“. Dnešní biológovia tomu skôr veria medzidruhová hybridizácia môže byť tiež adaptívnym mechanizmom, Druhy si tak môžu vymieňať gény a niektoré z týchto génov sa môžu ukázať ako užitočné, pretože pomáhajú hybridom prispôsobiť sa prostrediu novými spôsobmi, odlišnými od tých, v ktorých boli adaptovaní ich rodičia. V podstate je to mechanizmus evolúcie, veľmi rýchly, zmeny prebiehajúce v krátkom čase, niekoľkých storočiach alebo dokonca desaťročiach.
Takéto zrýchlené spôsoby evolúcie sa ukazujú cenné najmä v prípade rýchlych zmien životného prostredia, zmien, ktoré stavajú zvieratá pred alternatívu „adaptujú sa veľmi rýchlo alebo zmiznú“. Prípad vlkov opäť odhaľuje: sú silní ako vlci a sú takí spoločenskí, že majú rovnako ako kojoti a na rozdiel od vlkov schopnosť lepšie odolávať ľudskej prítomnosti v ich životnom prostredí - dôležitá adaptácia svete, v ktorom je táto prítomnosť čoraz zdrvujúcejšia. A adaptácia sa uskutočnila v krátkom čase, nie za státisíce miliónov rokov, pretože sa považovalo za potrebné, aby sa druh vyvinul. „klasický“ mechanizmus - fixácia niektorých užitočných vlastností počas tisícov generácií prírodným výberom sa objavila prostredníctvom spontánnych mutácií.
Ďalší príklad uvádzajú dvaja biológovia, Peter a Rosemary Grant, vo svojej knihe „40 Years of Evolution: Hybridization Helped Bird Species - from a Group of Related Species známé ako„ Galapagos Synthesis “- to adapt. meniace sa životné podmienky na ostrovoch súostrovia Galapágy, keď sa zmenila ekológia niektorých ostrovov v dôsledku obzvlášť silného javu El Niňo.
Tajomstvo tejto superrýchlej evolúcie spočíva v tom, že druhy, ktoré sa navzájom krížia, si navzájom vymieňajú už „testované“ znaky, ktoré už boli podrobené skúške evolúcie.
Ďalším aspektom, ktorý našli biológovia, je to hybridizácia sa vyskytuje častejšie v zložitých situáciách, napríklad ohrozenie predátormi alebo veľmi nepriaznivé klimatické podmienky. Je to, akoby si zvieratá hovorili, že keď je doba ťažká a život neistý, je lepšie sa páriť s partnerom iného druhu, ako strácať čas hľadaním konkrétneho partnera, riskujúc, že ho nenájdete. včas a nevedel si dať na seba mihalnice. Úžasný adaptačný mechanizmus prírody, navrhnutý na podporu udržania života, a to aj v „nedokonalej“ forme medzidruhových hybridov!
Tento proces môže stimulovať tlak, hrozby ľudskej činnosti - nadmerný lov, nadmerný rybolov, znečistenie, ničenie biotopov, zmena podnebia. Je to jeden z menej známych spôsobov, ako človek ovplyvňuje prírodu.
Preto spolu so silnými evolučnými mechanizmami, ktoré usmerňujú špecializáciu (diferenciácia druhov) - pretože inak by neexistovala diverzita - existujú jemnejšie a menej známe mechanizmy, ktoré uprednostňujú opačný proces: zlúčenie niektorých druhov. Oba mechanizmy zohrávajú úlohu v scenári vývoja života na Zemi, scenári, ktorý sa stáva čoraz zložitejším, keď sa ho prehlbujeme.
Všetky tieto aspekty ešte viac sťažujú definíciu druhu. Alebo, ako hovorí Brendan Kelly, vedecký riaditeľ akvária v Monterey Bay: „Špinavé tajomstvo biológie je, že základnú jednotku, s ktorou táto veda pracuje - druh - v skutočnosti nemožno jasne definovať.“
Nejde len o teoretický problém, ale je to dôležité, ako zdôrazňuje autor citovaného článku, z hľadiska ochranárskeho úsilia: hybridizácia medzi druhmi sa často považuje za stratu (pretože môže viesť k vyhynutiu niektorých druhov ako takých, „čistých“ druhov). ). Niekedy to však z hľadiska biodiverzity možno považovať aj za prínos; prípad coilupis je opäť zaujímavým príkladom.
ale dôsledky tradičného spôsobu uvažovania o druhoch a hybridoch presahujú rámec otázok biológie a ochrany, zvážte niekoľko odborníkov. Autor článku cituje názor Michaela Arnolda, genetika na Gruzínskej univerzite; je presvedčený, že v „klasickom“ pohľade, ktorý zdôrazňuje dôležitosť zachovania čistoty druhu a ktorý považuje hybridy za šrot, sa nachádza ozvena anachronických koncepcií kríženia, rasového miešania, „corcire“. Nie je týmto zastaraným spôsobom myslenia nevedomky ovplyvnené myslenie väčšiny biológov? Ak je to tak, tvrdí autor článku, potom je zmena paradigmy, nová koncepcia hybridizácie ako mechanizmu evolúcie s potenciálnymi pozitívnymi účinkami znakom toho, že biológia nakoniec odmieta dlhotrvajúci vplyv pseudovedy.
A tento nový pohľad, aj keď je pre mnohých nepohodlný - pretože ich oddeľuje od vyšliapanej cesty klasického biologického myslenia, že druhy sú druhy a hybridy sú chyby prírody - ukazuje, že problémom je v skutočnosti náš úzky spôsob konania. mysli na prírodu, vývoj, život na planéte. Príroda sa neriadi kategóriami, ktoré sme vymysleli, nedá sa vtesnať do klasifikácie, ktorú sme vytvorili, nezapadá pevne do nábytku s upratanými zásuvkami, ktoré sme si vytvorili v mysli, aby sme si ich usporiadali tak, ako by sme to chceli vidieť, dokonale zoradené podľa kritérií, ktoré sme vymysleli. Príroda je obrovská, komplikovaná, bezhraničná v rozmanitosti svojich prejavov, adaptácií, ktorých je schopná; širšie a zložitejšie, ako si dokážeme predstaviť; ukazuje nám to každý nový objav. A biológovia si to postupne začali vážiť, odklonili sa od strnulosti vedeckých koncepcií minulosti a prijali nový spôsob videnia života na Zemi. Ako tieto nové objavy ovplyvnia tento nový spôsob uvažovania o tom, aký máme vzťah k prírode, sa uvidí, ako sa uvidí a aký dopad bude mať hybridizácia na biodiverzitu planéty.