Υβρίδια,κρυπτικά είδη και σεξ με άλλα είδη στον φυσικό κόσμο

Ο ανατολικός βάτραχος δέντρου (Hyla orientalis) αποικήσε ξανά τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη, μετά την τελευταία εποχή των παγετώνων από ένα παγετώδη «κρησφύγετο» γύρω από τη Μαύρη Θάλασσα και συνάντησε τα άλλα είδη, τον ευρωπαϊκό βάτραχο δέντρου, στην περιοχή του ποταμού Βιστούλα στην Πολωνία.Φωτογραφία- Christophe Dufresnes.

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας Εποχής των Πάγων, μια τεράστια ασπίδα πάγου έφτασε μέχρι την περιοχή του σημερινού Βερολίνου. Μέχρι τη στιγμή που άρχισε να λιώνει περίπου 20.000 χρόνια πριν, επέτρεψε εκ νέου το σταδιακό αποικισμό σε πολλά είδη φυτών και ζώων από τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη. Συχνά, ακολούθησαν διαφορετικές διαδρομές αποικισμού γύρω από τις οροσειρές, για παράδειγμα, τα Καρπάθια - με εκπληκτικά αποτελέσματα όπως συμβαίνει στην Πολωνία, στην περιοχή του ποταμού Βιστούλα, όπου συναντήθηκαν δύο εξελικτικά νέα είδη βατράχων δέντρου.

Το ζευγάρωμα των ευρωπαϊκών (Hyla arborea) και των ανατολικών βατράχων δέντρου (Hyla orientalis) στις πεδινές περιοχές της Πολωνίας οδηγεί σε υβριδικά βατράχια που μεταφέρουν τα χρωμοσώματα του φύλου και από τα δύο είδη. Προφανώς, αναπαράγονται λιγότερο επιτυχημένα, δηλαδή είναι λιγότερο κατάλληλα από το προγονικό είδος τους. Αυτό έχει βρεθεί από τον Δρ.Matthias Stöck από το Γερμανικό Ίδρυμα Επιστημών (DFG) και το Ινστιτούτο Γλυκού Νερού και Οικολογίας και Αλιείας Εσωτερικών Υδάτων (IGB), μέσω μεθόδων έρευνας της γενετικής των πληθυσμών. Μαζί με μια διεθνή ομάδα ερευνά την επαφή των δύο ειδών βατράχου δέντρου στο Βιστούλα. Για τον Δρ Κριστόφ Dufresnes από το Πανεπιστήμιο της Λωζάννης, που συμμετείχε στην κοινή μελέτη αυτό «υποδηλώνει ότι τα αδιαφοροποίητα φυλετικά χρωμοσώματα σε αυτά τα βατράχια συμβάλλουν περισσότερο στην εξέλιξη νέων ειδών από ό, τι άλλα, φυσιολογικά χρωμοσώματα.»

«Έχουμε κάνει μεγάλες προσπάθειες και περάσαμε πολλά βράδια στο πεδίο για να καλύψουμε μεγάλα τμήματα της Πολωνίας με δειγματοληψία σάλιου από τα δύο είδη βατράχων για γενετικές αναλύσεις,» είπε ο Tomasz Majtyka, από το Πανεπιστήμιο του Wroclaw και συγγραφέας της μελέτης.

Ο ερευνητής Matthias αναφέρεται στο γεγονός ότι η ροή γονιδίων μεταξύ αυτών των δύο νεαρών ειδών βατράχου δεν έχει πλήρως διακοπεί, κάτι το οποίο είναι χαρακτηριστικό αυτών των νεαρών ειδών. «Η ανταλλαγή γονιδίων είναι το λιγότερο που συμβαίνει μεταξύ των χρωμοσωμάτων του φύλου σε διασταυρώσεις των ειδών,όπου τα φυλετικά χρωμοσώματα συνεργάζονται χειρότερα με τα άλλα χρωμοσώματα από τα ξένα είδη», λέει. Σε ένα ορισμένο στάδιο της εξέλιξης τους, τα είδη αυτά έχουν διασχίσει ένα «σημείο χωρίς επιστροφή» κατά την οποία δεν μπορούν πλέον εντελώς να συγχωνευθούν με άλλα είδη. Πράγματι, αυτό το σημείο φαίνεται να έχει ήδη περάσει από τους βατράχους δέντρου στην Πολωνία,με τα χρωμοσώματα του φύλου τους μα μην μπορούν πλέον εύκολα να αναμιχθούν. Αργότερα, δεν θα υπάρχει ροή γονιδίων πια καθόλου. «Στα είδη βάτραχων δέντρου που μελετήθηκαν από εμάς, είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι το ζευγάρωμα και οι υβριδισμοί φαίνεται να συμβαίνουν κυρίως στις πολωνικές πεδιάδες», λέει ο Matthias, «ενώ το πράττουν σπάνια στην Ελλάδα, όπου τα δύο αυτά είδη βρίσκονται μεταξύ τους, ωστόσο, προφανώς για σαφώς μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Εκεί έχουν βρεθεί, πολύ λιγότεροι κοινοί απόγονοι μεταξύ Hyla arborea και Hyla orientalis.

Μέχρι το 2008, η ερευνητική κοινότητα υπέθετε ότι αυτά τα δύο είδη από βατράχια δέντρου αντιπροσώπευαν μόνο ένα. Εκείνη την εποχή, ο Matthias και οι συνάδελφοι του διερεύνησαν τα βατράχια με μοριακές μεθόδους και βρήκαν διαφορές που δικαιολογούν την εξέτασή τους ως διακριτά είδη, τα οποία διαχωρίζονται όσο περίπου 5 εκατομμύρια χρόνια. Μετά από την εποχή των παγετώνων, ο ευρωπαϊκός βάτραχος δέντρου (Hyla arborea) έφτασε στην Κεντρική και Δυτική Ευρώπη σε όλη την κοιλάδα του Δούναβη. Ανατολικά του Βιστούλα, στην Πολωνία και την Ουκρανία, συνέβη με τα άλλα είδη, Hyla orientalis, να έχουν εξαπλωθεί προς τα βόρεια από τη βόρεια Τουρκία και τη Μικρά Ασία γύρω από τον Εύξεινο Πόντο και στη συνέχεια αποίκισαν ανατολικά γύρω από το Τόξο των Καρπαθίων. Οι παλιοί ταξινομητές θεωρούσαν ότι αυτά θα μπορούσαν να είναι διαφορετικά είδη ή υποείδη. Ως εκ τούτου, μια παλιά επιστημονική ονομασία που ήταν διαθέσιμη για τoν «ανατολικό βάτραχο δέντρου» θα μπορούσε να επανενεργοποιηθεί σύμφωνα πάντα με τον Matthias. Δεδομένου ότι, το Hyla orientalis, επανήλθε  στον επιστημονικό κόσμο. Και τα δύο είδη είναι δύσκολο να τα διακρίνει κανείς εξωτερικά, είναι τα λεγόμενα "κρυπτικά είδη."

Στα πολωνικά πεδινά εδάφη και τα δύο είδη έχουν συναντηθεί λιγότερο από 14.000 χρόνια πριν από εξελικτική άποψη, και αυτό είναι μία πολύ νέα επαφή.

Αλλά πώς τα νέα είδη εξελίσσονται; Αυτό είναι ένα από τα μεγάλα ερωτήματα της εξελικτικής βιολογίας. «Οι ερευνητές των αμφιβίων, θέλουν να μάθουν πόσο καιρό παίρνει τους βατράχους και τους φρύνους να δώσουν ένα νέο είδος από τη γεωγραφική απομόνωση και αυτό που έχει να  κάνει με τη γενετική του ταυτότητα, μιλάμε για την αναπαραγωγική απομόνωση τους», λέει ο Matthias.

Στην περίπτωση των βατράχων δέντρου, οι επιστήμονες είχαν την τύχη να βρουν τέτοιες φυσικές υβριδικές ζώνες. Τα Καρπάθια αποτελούν ένα ιδανικό σύνορο μεταξύ του Hyla arborea και του Hyla orientalis που στη συνέχεια ενώνονται και πάλι προς τα βόρεια των βουνών, στα πολωνικά πεδινά εδάφη. Όταν οι πληθυσμοί διαχωρίστηκαν (αλλοπατρία-allopatry) για μεγάλες χρονικές περιόδους, συσσώρευσαν προσαρμογές στο περιβάλλον τους και τυχαίες μεταλλάξεις. Σημαντικό είναι επίσης η γενετική παρέκκλιση η οποία περιλαμβάνει τυχαίες διαδικασίες στο επίπεδο του πληθυσμού. Και οι δύο ομάδες αναπτύσσονται διαφορετικά, ειδικά, αν μόνο λίγα άτομα επιβιώνουν σε ένα πληθυσμό, προχωρούν σε μια «γενετική συμφόρηση», ομοίως όπως συνέβη κάποτε σε τμήματα της σύγχρονης ανθρωπότητας, η οποία παρουσιάζει απογόνους σχετικά λίγους σε σχέση με τα προγονικά άτομα.

Στο εργαστήριο, τέτοιες διαδικασίες είναι δύσκολο να μοντελοποιηθούν. Διασταυρώσεις βατράχων σε ένα εργαστήριο ίσως να μην γίνουν στη φύση και το αντίστροφο. «Στις φυσικές υβριδικές ζώνες, βρήκαμε φυσικά συγκροτήματα ειδών και μπορέσαμε να εξετάσουμε τη γενετική σύσταση τους,» λέει ο Matthias. «Εκτιμούμε ότι τα είδη Hyla arborea και Hyla orientalis έχουν διαχωριστεί για περίπου 5 εκατομμύρια χρόνια.»

Κατά τη διάρκεια της εποχής των παγετώνων, η Hyla arborea ζούσε σε νότια γεωγραφικά πλάτη, για παράδειγμα, στην Ελλάδα και στην Μεσόγειο και το είδος Hyla orientalis γύρω από τη Μαύρη Θάλασσα. Μετά την τελευταία εποχή παγετώνων, τα δύο είδη έχουν εξαπλωθεί προς τα βόρεια και τελικά συνάντησαν το ένα το άλλο στην περιοχή του ποταμού Βιστούλα. Η γνώση μας σχετικά με τα χρωμοσώματα του φύλου συνήθως θεωρεί την κατάσταση στα θηλαστικά, στα οποία τα χρωμοσώματα του φύλου είναι εύκολα διακριτά κάτω από το μικροσκόπιο. Το αρσενικό Υ-χρωμόσωμα στους ανθρώπους είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το χρωμόσωμα Χ. Αυτά τα ετερομορφικά φυλετικά χρωμοσώματα, δηλαδή μορφολογικά διακριτά φυλετικά χρωμοσώματα, κυρίως πλέον ανασυνδιάζονται κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής. Υποτίθεται ότι αυτή η έλλειψη ανασυνδυασμού έχει οδηγήσει στον εκφυλισμό του θηλαστικού Y .

Στα ψάρια και τα αμφίβια, ωστόσο, διάφορα χρωμοσώματα μπορούν να εισέλθουν στο ρόλο ως ένα χρωμόσωμα φύλου ή μπορεί να το χάσουν και πάλι κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Ως αποτέλεσμα, αυτά τα φυλετικά χρωμοσώματα έχουν βασικά καθόλου χρόνο για να εκφυλιστούν σε θηλαστικά. Ο καθορισμός του φύλου σε γενικές γραμμές μπορεί να θεωρηθεί ως μία αληλουχία φύλο-προσδιορισμού. «Στην κορυφή, υπάρχει ένα κύριο γονίδιο που αποφασίζει εάν ο βάτραχος γίνει ένα αρσενικό ή ένα θηλυκό», λέει ο Matthias. Αυτό το γονίδιο, στη συνέχεια, «ανάβει» τα δίκτυα των γονιδίων που αποτελούν το αρσενικό ή το θηλυκό φαινότυπο. Μερικά γονίδια που σχηματίζουν τα ωάρια ή την παραγωγή σπέρματος φαίνεται εκπληκτικά διατηρημένα. Ισχυρή παραλλαγή, όμως, βρίσκεται στην κορυφή της αλληλουχίας, που σημαίνει ότι το διαφορετικό κύριο γονίδιο υπάρχει και αυτό ποικίλλει επίσης με βάση ποιο χρωμόσωμα αμφιβίου το κύριο γονίδιο βρίσκεται.

Με τα φυλετικά χρωμοσώματα των βατράχων, μπορούμε να παρατηρήσουμε την «εξέλιξη σε δράση», ισχυρίζεται ο Matthias. Με τον τρόπο αυτό, ο ίδιος και οι συνεργάτες του μπορούν να έχουν άμεση ματιά στο «εργαστήριο της εξέλιξης».

Σχετικά με το ερώτημα αν υπάρχουν σεξουαλικές σχέσεις με ζώα διαφορετικών ειδών; Μερικές φορές, ναι. Οι άνθρωποι έχουν παράγει πολλά υβρίδια με αυτόν τον τρόπο, το πιο διάσημο είναι το μουλάρι, που είναι ο απόγονος ενός αρσενικού γαϊδουριού και το θηλυκό άλογο (ο απόγονος ενός αρσενικού αλόγου με το θηλυκό γάιδαρο που ονομάζεται hinny). Έχουμε, επίσης, δώσει απογόνους ενός αρσενικού λιονταριού με το θηλυκό τίγρη, απογόνους ενός αρσενικού τίγρη με θηλυκό λιοντάρι και διάφορα άλλα υβρίδια (αν και αυτό είναι το αποτέλεσμα της εξωσωματικής γονιμοποίησης και όχι φυσικού ζευγαρώματος - για παράδειγμα, αυτή είναι η περίπτωση με την CAMA, ένα υβριδικό είδος καμήλα-λάμα). Όλα τα μέλη του γένους Canis - δηλαδή, λύκοι, σκύλοι, τσακάλια και κογιότ - είναι σε θέση να διασταυρωθούν και να παράγουν γόνιμα νεαρό είδος, που δείχνει ότι είναι πολύ στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους . Ζευγάρωμα μεταξύ των ειδών είναι πολύ πιο σπάνιο στην άγρια φύση . Ωστόσο, υπάρχουν διάφορες περιπτώσεις ζώων που προσπαθούν να ζευγαρώσουν με ένα άτομο ενός διαφορετικού είδους, ακόμη και όταν δεν υπάρχει καμία πιθανότητα  να κάνουν απογόνους.

 

Γεωδίφης

Πηγές

1.Ένωση Έρευνας του Βερολίνου (FVB)

2.answers.yahoo.com