Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

O slavících a děravých druhových hranicích

 |  22. 7. 2010
 |  Vesmír 89, 425, 2010/7

Vznik nových druhů (speciace) je důležitý evoluční proces, jemuž vděčíme za úžasnou biologickou rozmanitost, kterou kolem sebe vidíme. Není se proto co divit, že vysvětlení tohoto procesu biologové věnují tolik pozornosti. Podle tradiční představy ke speciaci obvykle dochází při rozpadu souvislého areálu určitého druhu na dvě či více dceřiných populací, které se kvůli geografické izolaci postupně rozrůzňují a po opětovném kontaktu se už vzájemně nedokážou křížit, anebo produkují neživotaschopné či sterilní hybridní potomky. Tím se mezi populacemi zastaví genový tok a stávají se z nich nové druhy. Často se ovšem stává, že během izolace nestačí vzniknout úplná reprodukční bariéra a populace se po opětovném kontaktu alespoň občas kříží a vytvářejí částečně plodné potomstvo. V takových případech mezi druhy vznikají hybridní zóny. Ve střední Evropě je dobře popsaná např. hybridní zóna mezi dvěma (pod)druhy1) myši domácí (Mus musculus musculusM. m. domesticus), mezi vránou černou (Corvus corone) a vránou šedou (C. cornix) nebo mezi kuňkou obecnou (Bombina bombina) a kuňkou žlutobřichou (Bombina variegata). Hybridní zóny jsou časté především u nedávno vzniklých druhů, ale dá se předpokládat, že u mnoha dnes již dobře oddělených druhů existovaly v minulosti. Bylo by proto zajímavé vědět, co se v hybridních zónách děje a jak mezidruhové křížení ovlivňuje nově vznikající druhy.

Rozhodli jsme se tyto otázky prozkoumat na dvou druzích slavíků, slavíku obecném (Luscinia megarhynchos), který obývá jižní a západní Evropu, a slavíku tmavém (Luscinia luscinia), který žije v severní a východní Evropě. Oba druhy jsou si velmi podobné, i když se liší v mnoha jemných znacích zahrnujících opeření, zpěv i ekologické nároky. V oblasti, kde se jejich areály střetávají, se mezi sebou kříží. Hybridní samice jsou sterilní, ale hybridní samci jsou plodní a mohou se dále rozmnožovat s jedním či druhým rodičovským druhem. Přesto si však oba druhy slavíků udržují své specifické znaky a zdá se, že fenotypově nesplývají. Dokonce naopak. V oblasti společného výskytu se vyvinuly výraznější morfologické rozdíly (především ve tvaru zobáku) než v oblastech, kde žije jen jeden druh. Důvodem tohoto posunu znaků se zdá být mezidruhovésoupeření o potravu. Aby se tato konkurence omezila, zaměřil se slavík obecný o trochu víc na sběr potravy na zemi, kdežto slavík tmavý zase více sbírá hmyz z větviček na keřích, což se právě projevuje v odlišném tvaru zobáků. Morfologická a ekologická data tedy naznačují, že slavíci jsou na dobré cestě k úplnému oddělení druhů a existence plodných hybridních samců jim v tom nebrání. A co na to genetika?

Podařilo se nám osekvenovat několik genů z různých částí genomu u obou slavičích druhů. Tento genetický materiál nám poskytl nečekaný obrázek. Většina genů nejevila žádné zjevné mezidruhové rozdíly, ačkoli bylo zřejmé, že v nich v nedávné minulosti vzniklo celkem velké množství mutací. Vypadalo to, jako by pro tyto geny vůbec neexistovaly dva druhy a mezi druhy tedy docházelo k volnému genovému toku. To nakonec potvrdily i sofistikované populačně genetické analýzy dokazující, že díky vzájemnému křížení došlo ke genetickému splynutí obou druhů. Jak si tedy každý z těchto druhů slavíků mohl udržet svůj svébytný vzhled a chování? Mezi studovanými geny jsme objevili i několik málo genů, které se od většiny výrazně odlišovaly. Jejich sekvence vykazovaly jasné mezidruhové rozdíly, a co je zajímavé, všechny ležely na pohlavním chromozomu Z. Zdá se tedy, že genom slavíků je tvořen mozaikou sekvencí, z nichž některé si druhy vzájemně vyměňují a jiné ne. Ty geny, co si druhy nevyměňují, udržují druhovou identitu, již navenek pozorujeme. A proč leží především na pohlavním chromozomu Z? Zřejmě nejde o náhodu, protože podobný jev byl popsaný i v hybridní zóně mezi lejskem bělokrkým (Ficedula albicollis) a lejskem černohlavým (Ficedula hypoleuca) nebo u myších poddruhů. Evoluční biologie to sice vysvětluje spoustou možných hypotéz, dosud však nevíme, která z nich je ta správná. Jedna z nejzajímavějších předpokládá, že se na pohlavních chromozomech koncentrují sobecké genové elementy, které se během meiózy snaží obsadit co největší počet pohlavních buněk, a zvýšit tak pravděpodobnost svého předání do další generace. Vznik druhů by pak mohl být jen vedlejším produktem evolučních zápasů sobeckých genů, které se celkem nepozorovaně odehrávají uvnitř našich genomů. Jiné vysvětlení počítá s důležitou rolí pohlavního výběru při vzniku druhů. Ať už je to jakkoli, doufáme, že slavíci nám tuto evoluční záhadu pomohou rozluštit.

Literatura

Storchová R., Reif J. and Nachman M. W.: Female heterogamety and speciation: reduced introgression of the Z chromosome between two species of nightingales. Evolution 64, 456–471, 2010/2

Poznámky

1) Vznik druhů je často pomalý proces, který může trvat i několik milionů let. Rozdíly mezi populacemi vznikají postupně, a je proto těžké stanovit, kdy mají být částečně reprodukčně izolované populace považovány za poddruhy a kdy už za druhy.

Ke stažení

O autorech

Jiří Reif

Radka Storchová

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné