معلومة

ما مقدار الاختلاف في الجينوم الكافي لمنع التهجين؟

ما مقدار الاختلاف في الجينوم الكافي لمنع التهجين؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا لست عالم أحياء. أنا مطور برمجيات مهتم بالخوارزميات الجينية ، لذلك ربما أتحدث إلى علماء الأحياء الذين لديهم أيضًا معرفة بالخوارزميات الجينية. أحتاج إلى "استنباط" حلول مختلفة لمشكلة ما مع السماح بتغيير عدد الجينات في الحل الخاص بي لأنني لا أعرف مسبقًا عدد الجينات التي أحتاجها. هذا هو السبب في أنني بحاجة إلى أن أكون قادرًا على عبور الحلول مع الجينات N مع الحلول باستخدام الجينات M وهذه مشكلة خطيرة. إذا كانت N و M مختلفة تمامًا ، فستكون المشكلة أكثر خطورة. أريد أن أعرف ما يحدث في العالم البيولوجي. أحاول أن أفهم مقدار الاختلاف في الجينوم "الكافي" لمنع التزاوج بين الكائنات الحية المختلفة. هل من الممكن أن نقول أنه إذا كان أقل من X٪ (تقريبًا) من جينات كائنين مختلفين ، فمن المحتمل أن يتزاوجوا وينجبوا ذرية؟ شكرا لك

وينتو


يحدد العلماء جينات النياندرتال في الحمض النووي البشري الحديث

في دراستين جديدتين ، أظهر باحثون وراثيون أن حوالي 20 بالمائة من جينوم إنسان نياندرتال يعيش في البشر المعاصرين من أصل غير أفريقي وحددوا بالضبط مناطق الجينوم البشري التي تحتفظ بأجزاء من الحمض النووي لإنسان نياندرتال.

إنسان نياندرتال. رصيد الصورة: أمناء متحف التاريخ الطبيعي ، لندن.

منذ حوالي 30000 سنة ، الانسان العاقل بدأت الهجرة من إفريقيا في مواجهة إنسان نياندرتال ، وهو سلالة انحرفت عن الإنسان الحديث قبل مئات الآلاف من السنين. على الرغم من اختلافاتهم ، الانسان العاقل واختلط إنسان نياندرتال ، وبمرور الوقت ، أنتج أطفالًا لديهم جينات من كلا السلالتين.

اليوم ، لا تزال البقايا البيولوجية لذلك الاصطدام بين مجموعتين مختلفتين على قيد الحياة في جينومات الأوروبيين وشرق آسيا.

أول دراسة نشرت في المجلة طبيعة سجية، يدرس كيفية تأثير إنسان نياندرتال على التركيب الجيني للإنسان الحديث.

قال كبير مؤلفي الدراسة الدكتور ديفيد رايش من كلية الطب بجامعة هارفارد: "كان الهدف هو فهم التأثير البيولوجي لتدفق الجينات بين إنسان نياندرتال والإنسان الحديث."

"لقد استنتجنا أنه عندما تلتقي هاتان المجموعتان وتختلطان ، كان من الممكن اختيار بعض السمات الجديدة وتبقى في الجينوم البشري ، في حين أن بعض حالات عدم التوافق قد تم اختيارها وإزالتها."

& # 8220 مع استمرار تحسن طرق تحليل الحمض النووي القديم ، يمكننا الحصول على إجابات لأسئلة أكثر دقة حول تاريخنا التطوري ، "أضافت الدكتورة إليزابيث تران من مؤسسة العلوم الوطنية ، التي لم تشارك في الدراسات.

قام الدكتور رايش وزملاؤه بتحليل المتغيرات الجينية في 846 شخصًا من تراث غير أفريقي ، و 176 شخصًا من إفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ، وإنسان نياندرتال عمره 50000 عام.

أظهروا أن تسعة متغيرات جينية بشرية تم تحديدها سابقًا ومعروفة بأنها مرتبطة بسمات معينة من المحتمل أن تكون من إنسان نياندرتال. تؤثر هذه المتغيرات على الذئبة ، والتليف الصفراوي ، ومرض كرون ، وحجم القرص البصري ، ومرض السكري من النوع 2 ، وكذلك بعض السلوكيات ، مثل القدرة على الإقلاع عن التدخين. يتوقع الفريق أنه سيتم العثور على المزيد من المتغيرات التي لها أصول إنسان نياندرتال.

قام الفريق أيضًا بقياس كيفية تأثير الحمض النووي لإنسان نياندرتال الموجود في الجينوم البشري اليوم على إنتاج الكيراتين ومخاطر الإصابة بالأمراض.

يزداد أصل الإنسان البدائي في الجينات التي تؤثر على خيوط الكيراتين. يضفي هذا البروتين الليفي صلابة على الجلد والشعر والأظافر ويمكن أن يكون مفيدًا في البيئات الباردة من خلال توفير عزل أكثر سمكًا. قال الدكتور رايش: "من المغري الاعتقاد بأن إنسان نياندرتال قد تكيف بالفعل مع البيئة غير الأفريقية وقدم هذه الفائدة الجينية للبشر".

وجد العلماء أيضًا أن بعض مناطق الجينوم البشري الحديث غير الأفريقي كانت غنية بالحمض النووي لإنسان نياندرتال ، والذي قد يكون مفيدًا لبقاء الإنسان ، في حين أن المناطق الأخرى كانت أشبه بـ "الصحاري" مع أسلاف إنسان نياندرتال أقل بكثير من المتوسط.

"كانت المناطق القاحلة هي أكثر الاكتشافات إثارة. وقال المؤلف الرئيسي الدكتور سريرام سانكارارامان من معهد هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد الطبية ، إنه يشير إلى أن إدخال بعض طفرات الإنسان البدائي كان ضارًا بأسلاف غير الأفارقة وأن هذه الطفرات تمت إزالتها لاحقًا بفعل الانتقاء الطبيعي. مدرسة.

أظهر الفريق أن المناطق ذات السلالة النياندرتالية المنخفضة تميل إلى التجمع في جزأين من جينوماتنا: الجينات الأكثر نشاطًا في السلالة الجرثومية الذكرية والجينات على الكروموسوم X. تم ربط هذا النمط في العديد من الحيوانات بظاهرة تُعرف باسم العقم الهجين ، حيث يكون نسل الذكر من نوع فرعي وأنثى من نوع آخر منخفضًا أو معدوم الخصوبة.

وأوضح الدكتور رايش: "هذا يشير إلى أنه عندما التقى البشر القدامى واختلطوا مع إنسان نياندرتال ، كان النوعان على حافة عدم التوافق البيولوجي."

"البشر في الوقت الحاضر ، الذين يمكن فصلهم عن بعضهم البعض بما يصل إلى 100000 سنة ، متوافقون تمامًا مع عدم وجود دليل على زيادة العقم عند الذكور. في المقابل ، يبدو أن البشر القدامى والإنسان البدائي واجهوا تحديات في التهجين بعد 500000 سنة من الانفصال التطوري ".

الدراسة الثانية نشرت على الإنترنت في المجلة علم، تختبر طريقة مبتكرة خالية من الأحافير لتسلسل الحمض النووي القديم.

قام المؤلفان المشاركان الدكتور بنجامين فيرنوت والدكتور جوشوا آكي ، وكلاهما من جامعة واشنطن ، بتحليل بيانات تسلسل الجينوم الكامل من 379 أوروبيًا و 286 من شرق آسيا لتحديد سلالات النياندرتال التي لا تزال موجودة في الحمض النووي الحديث.

قال الدكتور فيرنوت: "لقد وجدنا دليلاً على أن جينات جلد الإنسان البدائي جعلت الأوروبيين وشرق آسيا أكثر ملاءمة من الناحية التطورية ، وأن جينات إنسان نياندرتال الأخرى كانت على ما يبدو غير متوافقة مع بقية الجينوم البشري الحديث ، وبالتالي لم تنجو حتى اليوم السكان البشريين".

لاحظ العلماء أن بعض أذرع الكروموسومات في البشر خالية بشكل واضح من تسلسل الحمض النووي لإنسان نياندرتال ، ربما بسبب عدم التطابق بين النوعين على طول أجزاء معينة من موادهم الجينية. على سبيل المثال ، لاحظوا استنفادًا قويًا للحمض النووي لإنسان نياندرتال في منطقة من الجينوم البشري تحتوي على جين لعامل يعتقد أنه يلعب دورًا مهمًا في الكلام واللغة البشرية.

تشير النتائج إلى أنه يمكن الحصول على كميات كبيرة من تسلسلات الحمض النووي على مستوى السكان من المجموعات المنقرضة حتى في حالة عدم وجود بقايا متحجرة ، لأن هذه التسلسلات القديمة ربما ورثها أفراد آخرون يمكن للعلماء جمع البيانات الجينية منهم. وهنا تكمن القدرة على اكتشاف وتمييز البشر القدامى الذين لم يكونوا معروفين من قبل والذين نشأوا مع البشر الأوائل.

قال الدكتور فيرنوت: "إن الطريقة الخالية من الأحافير لتسلسل الجينومات القديمة لا تبشر فقط بالكشف عن جوانب تطور البشر القدامى المنقرضين الآن وخصائصهم الوراثية للسكان ، بل قد توفر أيضًا رؤى حول كيفية تأثير التهجين على الأنماط الحالية للتنوع البشري". .

& # 8220 في المستقبل ، أعتقد أن العلماء سيكونون قادرين على تحديد الحمض النووي من أشباه البشر المنقرضة الأخرى ، فقط من خلال تحليل الجينوم البشري الحديث. "

& # 8220 من نهايتنا ، كان هذا مشروعًا حاسوبيًا بالكامل. أعتقد أنه من المثير للاهتمام حقًا كيف يمكن للتطبيق الدقيق للأدوات الإحصائية والحسابية الصحيحة أن يكشف عن جوانب مهمة من الصحة والبيولوجيا والتاريخ البشري. بالطبع أنت بحاجة إلى بيانات جيدة أيضًا. & # 8221

Sriram Sankararaman et al. المشهد الجيني لأسلاف إنسان نياندرتال في البشر المعاصرين. طبيعة سجية، نُشر على الإنترنت في 29 يناير 2014 doi: 10.1038 / nature12961

بنيامين فيرنوت وجوشوا إم آكي. إحياء سلالات النياندرتال الباقية من الجينوم البشري الحديث. علم، نُشر على الإنترنت في 29 يناير 2014 doi: 10.1126 / science.1245938


وفرة أدلة الحمض النووي ليست كافية لمنع الإدانات الخاطئة

حقوق الصورة: Imagebank للوكالة الدولية للطاقة الذرية

مع دخولنا عصرًا يتم فيه استخدام دليل الحمض النووي بشكل روتيني في التحقيقات الجنائية ، قد يبدو أن الأخطاء التي أدت إلى إدانات خاطئة - بما في ذلك الأخطاء التي تم تصحيحها لاحقًا باستخدام اختبارات الحمض النووي - تتلاشى في التاريخ. هذا ، مع ذلك ، ليس صحيحًا ، كما يقول أستاذ القانون والعدالة الجنائية دانييل ميد ، الذي حرّر كتاب القناعات الخاطئة وثورة الحمض النووي ، الذي نُشر الشهر الماضي.

يقول إن العديد من القضايا الأساسية التي ابتليت بها نظام العدالة الجنائية في الولايات المتحدة قبل أن تظهر أدلة الحمض النووي في المقدمة لا تزال موجودة ، وستستمر في إنتاج إدانات معيبة ما لم يتم علاجها.

هنا ، يستكشف مدويد بعض أوجه القصور الإجرائية بالإضافة إلى الإحساس المتجذر بالعدالة الذي ينعش عمله.

لماذا تحدث الإدانات الخاطئة ، وما هي بعض العوامل التي تؤدي إلى إدانة شخص بريء؟

يمكن أن تشمل عبارة "قناعات غير مشروعة" مجموعة من الإدانات المعيبة. ومع ذلك ، يشير المفهوم عادةً إلى حالة شخص بريء: شخص لم يرتكب الجريمة التي أدينت من أجلها. أعتقد أن قضايا البراءة تنبع إلى حد كبير من أخطاء حسن النية بدلاً من حقد من جانب الشرطة أو المدعين على سبيل المثال. تشمل هذه الأخطاء شهود العيان الذين فهموا الأمر بشكل خاطئ المدعين العامين المتحمسين الذين لا يستطيعون النظر بموضوعية إلى أدلة مخالفة بسبب المشتبه بهم في رؤية النفق الذين يعترفون زوراً بارتكاب جرائم بسبب القصور الإدراكي. أسس كافية في الطريقة العلمية.

في القناعات الخاطئة وثورة الحمض النووي ، تفحص ما تعلمناه بعد 25 عامًا من تبرئة السجناء الأبرياء من خلال أدلة الحمض النووي. ما هذه الدروس؟

لقد تعلمنا عن العوامل الجوهرية التي تساهم في الإدانات الخاطئة ، كما ذكرنا سابقًا ، لكننا اكتشفنا أيضًا أوجه القصور الإجرائية في نظامنا. تظهر أكثر من 300 تبرئة موثقة لسجناء أبرياء من خلال اختبارات الحمض النووي بعد الإدانة من 1989 إلى 2014 أن الآليات التقليدية لتصحيح الخطأ في نظامنا غير كافية. الاستئناف المباشر (الذي يطعن فيه المدعى عليه في إدانة جنائية مؤمنة على مستوى المحاكمة أمام محكمة أعلى) ، غير مناسب لمعالجة الأخطاء القائمة على الواقع وليس القانون. والعلاجات "الجانبية" الكلاسيكية ، مثل أمر الإحضار ، مليئة بقوانين التقادم والعقبات الإجرائية الأخرى التي يصعب على الأبرياء توضيحها. للمضي قدمًا ، نحتاج إلى معالجة العيوب الموضوعية والإجرائية التي يمكن أن تؤدي إلى أخطاء في تطبيق العدالة.

ما الذي دفعك إلى دراسة قناعات خاطئة ودليل الحمض النووي ، وما الذي يدفعك لمواصلة دراستها؟

أولاً ، يأتي الإلهام من معتقدات شخصية راسخة. في رأيي ، السمة المميزة للمجتمع المتحضر هي مدى حماية من هم في أضعف موقف للدفاع عن أنفسهم - وعلى الأخص المشتبه بهم الجنائيين الذين يواجهون القوة الهائلة المحتملة للحكومة. في كثير من الأحيان ، يكون المشتبه فيهم جنائيين أشخاصًا ملونين ولديهم موارد مالية محدودة. هذه الديناميكية تنتج أحيانًا نتائج مزعجة للفرد ، وتؤدي أحيانًا إلى إدانة شخص بريء. تخيل ما يجب أن يكون عليه الأمر عندما يخذلك النظام بشكل كبير ، وأن تسقط صرخات البراءة على آذان صماء ساخرة. التفكير في ذلك يوفر كل الحافز الذي أحتاجه.

ثانيًا ، أشعر وكأننا في مرحلة فريدة من نوعها في التاريخ. يستخدم اختبار الحمض النووي الآن بشكل شائع في الواجهة الأمامية للعملية الجنائية لاستبعاد الأبرياء قبل أن تصل القضية إلى المحاكمة. وهذا يعني أن تبرئة الحمض النووي للسجناء بعد الإدانة لن تتضاءل حتمًا إلى لا شيء تقريبًا في كثير من قضايا الحمض النووي التي تتصدر عناوين الأخبار المتعلقة بالسجناء المدانين منذ سنوات. لكن الانخفاض في عمليات تبرئة الحمض النووي لن يعني أن النظام أصبح مقاومًا للخطأ. وبدلاً من ذلك ، فإن العوامل التي أدت في البداية إلى تلك الإدانات الخاطئة ستبقى وتؤثر على القضايا الجنائية التي تفتقر إلى الأدلة البيولوجية المناسبة لاختبار الحمض النووي على الإطلاق. فقط ما يقدر بنسبة 10 إلى 20 في المائة من القضايا الجنائية لديها أدلة بيولوجية قابلة للاختبار على الإطلاق ، والأكثر من ذلك ، أن هذه الأدلة غالبًا ما تُفقد أو تُتلف أو تتحلل بمرور الوقت. لذلك ، أعتقد أننا بحاجة إلى الاستفادة من الدروس المستفادة من عصر الحمض النووي لإصلاح المصادر الأساسية للخطأ لجميع الحالات. ونحن بحاجة إلى القيام بذلك قبل أن يتضاءل معدل تبرئات الحمض النووي أكثر من اللازم ويتلقى الجمهور انطباعًا خاطئًا بأن مشكلة البراءة قد تم إصلاحها.


إنسان نياندرتال في جلدنا

توجد معظم متغيرات إنسان نياندرتال في حوالي 2٪ فقط من الأشخاص المعاصرين المنحدرين من أصل أوروبي آسيوي. لكن بعض الحمض النووي القديم أكثر شيوعًا ، وهو مؤشر على أنه كان مفيدًا للبشر القدامى أثناء انتقالهم من إفريقيا إلى أوراسيا ، والتي كان إنسان نياندرتال قد أطلق عليها اسم موطنها لأكثر من 300000 عام. في دراستهما عام 2014 ، وجد Vernot و Akey عدة متواليات من أصل إنسان نياندرتال كانت موجودة في أكثر من نصف الجينوم من البشر الأحياء الذين درسوا. تضمنت المناطق التي احتوت على ترددات عالية من تسلسل النياندرتال الجينات التي يمكن أن تقدم أدلة على تأثيرها الوظيفي. نادرًا ما تقع الفروق بين زوج القاعدة بين المتغيرات البشرية وإنسان نياندرتال في تسلسل ترميز البروتين ، ولكن بالأحرى في متواليات تنظيمية ، مما يشير إلى أن التسلسلات القديمة تؤثر على التعبير الجيني. (راجع "Denisovans in the Mix" أدناه.)

يحتوي عدد من الأجزاء على جينات مرتبطة ببيولوجيا الجلد ، مثل عامل النسخ الذي ينظم نمو خلايا البشرة التي تسمى الخلايا الكيراتينية. هذه المتغيرات قد تكمن وراء السمات التي كانت قابلة للتكيف في الظروف المناخية المختلفة والمستويات المنخفضة من التعرض للأشعة فوق البنفسجية عند خطوط العرض الشمالية. وجدت مجموعة رايش بالمثل الجينات المشاركة في بيولوجيا الجلد المخصبة في أصل إنسان نياندرتال - أي أن أكثر من مجرد نسبة قليلة من الناس يحملون الحمض النووي لإنسان نياندرتال في هذه الأجزاء من الجينوم.

لم يظهر أحد حتى الآن في الثقافة أن أليل الإنسان والنياندرتال لهما وظيفة فسيولوجية مختلفة. سيكون ذلك مثيرًا عندما يفعل شخص ما.

ومع ذلك ، لم يكن من الواضح ما هو التأثير المحدد لمتغيرات الإنسان البدائي على النمط الظاهري. من أجل ذلك ، احتاج الباحثون إلى بيانات نمطية عن أنواع مختلفة من السمات ، مقترنة بالمعلومات الجينية ، لآلاف الأشخاص. يمتلك عالم الوراثة التطوري بجامعة فاندربيلت توني كابرا حق الوصول إلى مثل هذا المورد: شبكة السجلات الطبية الإلكترونية وعلم الجينوم (eMERGE). في الوقت الذي بدأ فيه المجتمع العلمي في رسم خريطة الحمض النووي لإنسان نياندرتال في جينومات البشر الأحياء ، كان منظمو eMERGE يجمعون السجلات الصحية الإلكترونية والبيانات الجينية المرتبطة بها لعشرات الآلاف من المرضى من تسعة مراكز رعاية صحية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. يقول كابرا: "شعرنا أن لدينا فرصة لتقييم بعض هذه الفرضيات [حول الوظيفة] على نطاق أوسع في مجتمع بشري حقيقي حيث لدينا بيانات أنماط ظاهرية ثرية".

بالتعاون مع Akey و Vernot ، اللذان ساعدا في تحديد متغيرات إنسان نياندرتال في البيانات الجينية المدرجة في قاعدة البيانات ، بحثت مجموعة Capra عن روابط بين الحمض النووي القديم وأكثر من 1000 نمط ظاهري عبر حوالي 28000 شخص من أصل أوروبي. أفادوا في عام 2016 أن الحمض النووي لإنسان نياندرتال في مواقع مختلفة من الجينوم يؤثر على مجموعة من الصفات المناعية والمناعة الذاتية ، وكان هناك بعض الارتباط مع السمنة وسوء التغذية ، مما يشير إلى الآثار الأيضية المحتملة. رأى الباحثون أيضًا ارتباطًا بين أصل إنسان نياندرتال ونوعين من النمو الجلدي غير السرطاني المرتبط ببيولوجيا الخلايا الكيراتينية المختلة وظيفيًا - مما يدعم فكرة أن الحمض النووي لإنسان نياندرتال قد تم اختياره في مرحلة ما لتأثيراته على الجلد. 4

تقول كابرا: "لقد كان هذا جنونًا بالنسبة لي". "ما توقعته هذه المجموعات الأخرى بناءً على نمط الحدوث فقط - وجود وغياب سلالة إنسان نياندرتال حول أنواع معينة من الجينات - كنا نلاحظ في الواقع في مجموعة بشرية حقيقية ، أن وجود أصل إنسان نياندرتال قد أثر على السمات المتعلقة بتلك الأنواع من الجلد الخلايا ". ومع ذلك ، فإن ما يظل غير واضح هو فوائد تسلسل الإنسان البدائي لأولئك البشر الأوائل.

في الوقت نفسه ، كانت كيلسو وباحثها في مرحلة ما بعد الدكتوراة مايكل دانيمان يتبعان نهجًا مشابهًا مع قاعدة بيانات جديدة نسبيًا تسمى UK Biobank (UKB) ، والتي تتضمن بيانات من حوالي نصف مليون متطوع بريطاني قاموا بملء استبيانات عن أنفسهم ، وخضعوا لفحوصات طبية ، وأعطى عينات دم من أجل التنميط الجيني. تم إطلاق UKB رسميًا في عام 2006 ، ونشرت مواردها المؤلفة من 500000 شخص في عام 2015 ، وقرر Kelso و Dannemann معرفة المعلومات التي يمكنهم استخراجها. بشكل ملائم ، تتضمن بيانات التنميط الجيني على وجه التحديد تعدد الأشكال التي يمكنها تحديد المتغيرات من أصل إنسان نياندرتال ، وذلك بفضل مجموعة Reich ، التي زودت المهندسين المعماريين في UKB بقائمة تضم 6000 متغير من إنسان نياندرتال.

من بين الروابط العديدة التي حددها كيلسو ودانمان أثناء حفرهما في البيانات من أكثر من 112000 فرد في UKB ، كان هناك مرة أخرى ارتباط بين بعض متغيرات Neander-thal وجوانب بيولوجيا الجلد. 5 على وجه التحديد ، فإن التسلسلات القديمة التي تمتد عبر BNC2 الجين - امتداد الجينوم الذي حدده Vernot و Akey على أنه من أصل إنسان نياندرتال في حوالي 70 بالمائة من غير الأفارقة - كان مرتبطًا بشكل واضح بلون الجلد. يقول كيلسو إن الأشخاص الذين حملوا الحمض النووي لإنسان نياندرتال هناك يميلون إلى أن تكون بشرتهم شاحبة تحترق بدلاً من أن تكون مدبوغة. والامتداد الذي شمل BNC2 كانت مجرد واحدة من العديد ، كما تضيف: حوالي 50 بالمائة من متغيرات إنسان نياندرتال المرتبطة بالنمط الظاهري في دراستها لها علاقة بالجلد أو لون الشعر.

يقول آكي إن التأثير الذي قد يحدثه الحمض النووي لإنسان نياندرتال على مظهر الجلد ووظيفته "مذهل". "الشيء الذي ما زلنا مهتمين به حقًا وبدأنا في القيام ببعض الأعمال التجريبية هو: هل يمكننا أن نفهم ما تفعله هذه الجينات ثم ربما ما هو الضغط الانتقائي الذي كان يفضل نسخة الإنسان البدائي؟"

انظر "آثار الحمض النووي لإنسان نياندرتال على البشر المعاصرين"


الحاجز الجيني المحير يمنع الحيوانات المماثلة من التزاوج

لا يتمكن معظم الناس من استخدام مهارات تسلق الأشجار التي أتقنوها كأطفال بمجرد أن يتعلموا الكبار. لكن بالنسبة ليوخن وولف ، عالم الأحياء التطوري بجامعة أوبسالا في السويد ، فإن تسلق الأشجار جزء أساسي من وظيفته. يتلألأ بانتظام على ارتفاع 60 قدمًا في قمم الأشجار ، حيث ينزع بحذر الغربان الوليدة من أعشاشها ويخفضها إلى فريقه أدناه.

ركزت مآثر Wolf & rsquos التسلق على نوعين من الطيور والغربان الجيفة [مدش] ، والتي تسود في غرب ألمانيا ، والغربان ذات القلنسوة الوثيقة الصلة التي تسود في الشرق ، في السويد وبولندا. يمكن أن تتزاوج المجموعتان مع بعضهما البعض ، لكنهما يبدوان مختلفين تمامًا وغربان الجيف [مدش] سوداء ، والغربان المقنعة لها أجسام سوداء ورمادية و [مدش] وتفضل الطيور بشدة زملائها من نوعها. لفترة طويلة كما يتذكر أي شخص ، ظلت المجموعتان متميزتين ، باستثناء نطاق ضيق من الموائل يمتد من الدنمارك عبر ألمانيا الشرقية إلى شمال إيطاليا حيث يختلطون أحيانًا.

تقدم الغربان سؤالًا محيرًا لعلماء الأحياء ، والذي يصل إلى جوهر معنى أن تكون نوعًا: بالنظر إلى أن الغربان المقنعة والجيفة يمكنها التزاوج ومبادلة الجينات ، كيف تحافظ المجموعتان على هوياتهما الفردية؟ يبدو الأمر كما لو قمت بخلط الطلاء الأحمر والأصفر في دلو لكن اللونين بعناد رفضا صنع اللون البرتقالي.

في بحث جديد نُشر في يونيو في مجلة Science ، وجد فريق Wolf & rsquos أن جزءًا صغيرًا بشكل مفاجئ من الحمض النووي قد يحمل الإجابة. أظهرت مقارنة بين الجينوم الجيف والغراب المقنع أن التسلسلات متطابقة تقريبًا. يبدو أن الاختلافات في 82 حرفًا من أحرف الحمض النووي فقط ، من إجمالي حوالي 1.2 مليار حرف ، تفصل بين المجموعتين.

تتجمع جميعها تقريبًا في جزء صغير من كروموسوم واحد. وقال كريس جيغينز ، عالم الأحياء بجامعة كامبريدج في إنجلترا ، والذي لم يشارك في الدراسة ، "ربما يكون عدد قليل من الجينات هو الذي يصنع نوعًا ما كما هو". & ldquo ربما يمكن أن تتدفق بقية الجينوم ، لذا فإن الأنواع أكثر سيولة مما كنا نتخيله من قبل. & rdquo

كانت النتائج مذهلة لأنها تشير إلى أن عددًا قليلاً فقط من الجينات يمكن أن يفصل بين مجموعتين. شيء ما داخل هذا الجزء من الحمض النووي يمنع الغربان السوداء من التزاوج مع الأنواع الرمادية والعكس صحيح ، مما يخلق حاجزًا ضعيفًا للتزاوج يمكن أن يمثل إحدى الخطوات الأولى في تكوين أنواع جديدة. & ldquo يبدون مختلفين تمامًا ويفضلون التزاوج مع نوعها ، ويجب أن تتحكم هذه المناطق الضيقة في كل ذلك ، & rdquo قال جيجينز.

الغربان ليست وحدها في سلوكها. يشير طوفان من البيانات الجينية في السنوات الأخيرة إلى أن التزاوج بين الأنواع أكثر انتشارًا مما تخيله العلماء. & ldquo أعتقد أن الناس سيتفاجأون وأن وجهة نظر الأنواع ستواجه تحديًا مع ظهور المزيد من البيانات ، كما قال جيجينز. & ldquo أعتقد أنه سيؤدي إلى تحول جوهري في كيفية رؤيتهم لماهية الأنواع. & rdquo

الأنواع غير المعروفة
تتمثل الطريقة التقليدية لتعريف كائنين مرتبطين كأنواع متميزة في عدم قدرتهما على التزاوج. استخدم عالم الطبيعة السويدي كارل لينيوس ، الذي تجول في قاعات جامعة أوبسالا منذ أكثر من 250 عامًا ، هذا التعريف عندما أنشأ نظام التصنيف الذي ما زلنا نستخدمه اليوم. لكن العلماء ظلوا يتجادلون حول ما الذي يصنع نوعًا ما لأكثر من قرن.

رفض تشارلز داروين نفسه تعريف المفهوم في كتابه التاريخي "حول أصل الأنواع". وعندما أثبت أن الأنواع تطورت ، أثبت أيضًا أنه لا يوجد شيء مثل الأنواع ، وقال جيمس ماليت ، عالم الأحياء التطوري في جامعة هارفارد. إذا كانت الكائنات الحية تتطور باستمرار ، فسيكون من الصعب بالضرورة رسم خط فاصل دقيق بين نوعين مختلفين.

في الواقع ، يميل علماء الأحياء التطورية إلى اتباع نهج أكثر واقعية لتحديد الأنواع ، وهو نهج يعتمد على طريق دراستهم. يمكن أن يستند التمييز على الاختلافات المورفولوجية أو الجينية ، على سبيل المثال. & ldquo عندما نبدأ الحديث عن الأنواع ، فإنه & rsquos في عين الناظر ، & rdquo وولف قال.

يقول علماء الأحياء إن السؤال الأكثر إثارة للاهتمام والأكثر أهمية هو ما الذي يدفع مجموعتين من السكان إلى التباعد ، وهي عملية تعرف باسم الانتواع. لقد احتدم هذا السؤال على مدى السنوات الخمس الماضية مع التقدم السريع في تكنولوجيا الجينوم. حتى وقت قريب ، ركزت دراسة الأنواع على البيئة والسلوك في الحقل ، بالإضافة إلى تجارب التزاوج ، لكن العلماء يجدون أنفسهم الآن قادرين على تحليل جينومات مجموعة من الكائنات البرية ، بما في ذلك الكائنات ذات الصلة الوثيقة. & ldquo قبل بضع سنوات فقط ، لم يكن من الممكن إجراء تسلسل لجينوم الكائنات البرية ، كما قال وولف. & ldquo الآن نستطيع ، وهذا & rsquos رائع. & rdquo

تشير النتائج و [مدش] من دراسات الغربان والفراشات والبعوض والأسماك والكائنات الأخرى و [مدش] إلى أن مفهوم الأنواع أكثر تشويشًا مما كنا نظن ، وأن التغييرات الجينية لا تتوافق دائمًا مع التغييرات الأكثر وضوحًا ، مثل المظهر. & ldquo في بعض الحالات ، يكون للأنواع تغيرات مورفولوجية وسلوكية كبيرة مع القليل من التغييرات الجينية ، وفي حالات أخرى ، هناك الكثير من التغييرات الجينية مع القليل من النتائج المرئية ، قال ماثيو هان ، عالم الأحياء في جامعة إنديانا.

متشابهين
عندما يسحب وولف لنفسه غصنًا نحو العش ، لم تذهل الطيور الصغيرة بشكل خاص لرؤيته. بدلا من ذلك ، & ldquothey فتح أفواههم ، في انتظار إطعامهم ، & rdquo وولف قال. ومع ذلك ، يشعر آباؤهم بشكل مختلف ، وهم ينادون من رؤوس الأشجار القريبة. وقال كريستين بوسو ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر Wolf & rsquos ، إنهم دائمًا ما يعودون إليهم.

يقيس فريق Wolf & rsquos صغار الطيور وطول جناحها ولونها ويجمع عينات الدم للدراسات الجينية قبل إعادتها إلى العش. في ورقتهم الأخيرة ، لم ينظر الباحثون فقط في الشفرة الجينية ، بل درسوا أيضًا كيفية تباين نشاط الجينات بين المجموعتين. وجدوا الفرق الأكبر في الجينات التي تصنع الصباغ ، والتي تنشط في أنسجة الجلد وتتحكم في لون الريش. تقع العديد من هذه الجينات داخل جزء الحمض النووي الذي يختلف بين الجيف والغربان المغطاة ، مما يشير إلى أن جينات الصبغة التي تمنح المجموعتين مظهرهما الفريد تعمل أيضًا على إبقاء الأنواع منفصلة. ولكن كيف؟

التفسير الأكثر وضوحًا هو أن الجينات الموجودة في هذه المنطقة تؤثر أيضًا على كيفية اختيار الطيور لزملائها. ما يسمى بالتزاوج المتنوع ، حيث من المرجح أن تتزاوج الحيوانات التي تبدو متشابهة مع بعضها البعض ، هو أحد أسباب تطور الأنواع الجديدة. إن الطباعة البسيطة هي إحدى طرق دفع هذه الظاهرة إذا نشأت على يد غراب رمادي ، فقد تفضل الغراب الرمادي كرفيق لك.

الاحتمال الثاني يربط بين اختيار الشريك ولوحة الألوان والرؤية. قال وولف: ربما يمكن للغربان السوداء أن ترى الغربان السوداء الأخرى بسهولة أكبر من رؤيتها للغربان المغطاة ، وبالتالي تزداد احتمالية التزاوج معها. إذا كانت الجينات المرتبطة بالألوان والجينات المشاركة في هذا الجانب من الرؤية قريبة من بعضها البعض على الجينوم ، فمن المرجح أن يتم توريثها معًا. (كلما كان الجينان بعيدان عن بعضهما البعض على الجينوم ، كلما زاد احتمال انفصالهما عند انتقالهما إلى أسفل). في الواقع ، وجد الباحثون جينًا في المنطقة من المحتمل أن يكون مرتبطًا بالرؤية. يعتقدون أنه يؤثر على مدى جودة إدراك الطيور للتباين ، وهي فرضية يختبرونها الآن في الغربان الأسيرة.

الغربان البالغة ذكية للغاية بحيث لا يمكن التقاطها ، لذلك في مايو ، قبل ظهور ورقته البحثية مباشرة ، انطلق وولف في رحلة أخرى لتسلق الأشجار. بالإضافة إلى الدم والريش ، جمع حوالي عشرة طيور صغيرة. يتم تربيتهم الآن في قفص جديد في السويد ، حيث يأكلون العلماء خارج المنزل والمنزل. (قلوب الماشية هي واحدة من وجباتهم المفضلة). سيقوم الباحثون بتدريب الطيور على الاستجابة للإشارات البصرية ، مثل الأضواء الساطعة ، ثم اكتشاف ما إذا كانت الغربان المغطاة بالجيف قادرة على اكتشاف تباينات بصرية مختلفة. وفقًا لـ Wolf ، من الممكن أن تكتشف الغربان السوداء تباينات بصرية قوية بشكل مختلف عن الغربان المغطاة ، وهو ما قد يفسر سبب بحثها عن الغربان السوداء الأخرى كأصحاب.

تأثير الفراشة
تعتبر Wolf & rsquos Crows & rsquot المجموعة الوحيدة من الأنواع المتزاوجة التي تحافظ على هويتها المميزة. عبر المحيط الأطلسي ، يوجد نوعان من فراشة heliconius و mdash cydno longwing (Heliconius cydno) وفراشة ساعي البريد (H. melpomene) و [مدش] يقيمون في أماكن متداخلة في أمريكا الجنوبية ويمكنهما التزاوج مع بعضهما البعض على الرغم من اختلاف مظهرهما ، على الرغم من أنه نادر الحدوث. لون cydno longwing أسود مع علامات بيضاء أو صفراء ، وساعي البريد أسود مع علامات حمراء وصفراء. تطور كل منها لتقليد نمط جناح فراشة سامة مختلفة ، مما يساعد على حمايتها من الافتراس. ولكن مثل غربان Wolf & rsquos ، يفضل cydno longwing و ساعي البريد التزاوج مع نوعه.

يشير تحليل الجينوم إلى أن النوعين يتبادلان الجينات بمعدل مفاجئ. لكن كل نوع له أجزاء جينومية فريدة من نوعها ، والتي يبدو أنها تستمر على الرغم من اختلاط بقية الجينوم. يبدو الأمر كما لو أن هذه الأجزاء من الجينوم مصنوعة من الزيت وبقية الماء يمتزج الماء بسهولة ولكن الزيت يبقى في قطرات مميزة.

وقد أطلق العلماء على مثل هذه المناطق من الجينوم وأراضى الانتواع. & rdquo يعتبر استمرار هذه الجزر ظاهرة لوحظت في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية. يبدو أن الانتقاء الطبيعي يضع ضغطًا تطوريًا على هذه المناطق ، مما يحافظ على تمييز الجينات والصفات المقابلة لها حتى في مواجهة التهجين ، بينما يمكن لبقية الجينوم الاختلاط. يعتقد العلماء أن هذه المناطق تقوم بالجزء الأكبر من العمل في الحفاظ على الأنواع الفردية ، ربما عن طريق الحفاظ على أنماط الألوان المختلفة أو سلوك التزاوج. يحاول Jiggins وآخرون الآن معرفة أنواع الجينات الموجودة داخل هذه الجزر ، وكيف تفرق بين مجموعتين. & ldquo عندما تبدأ في التشعب ، ما أنواع الجينات التي تتباعد أولاً؟ ما الجينات التي تقود الانتواع؟ وسأل هان ما هي أول الأشياء التي تتمايز؟

قد يكون الدافع الرئيسي لهذه العملية هو الجينات التي تتحكم في سمات متعددة. & ldquo يبدو أن هناك عددًا قليلاً من الجينات في الجينوم التي لها تأثيرات كبيرة ، غالبًا على أشياء متعددة ، & rdquo قال أولي سيهاوزن ، عالم البيئة التطورية بجامعة برن في سويسرا. & ldquo الجين الذي يؤثر على مدى جودة أداء الفرد في بيئة أو أخرى قد يؤثر على كيفية رؤيتهم لبعضهم البعض وكيفية تزاوجهم مع بعضهم البعض. & rdquo الجينات القريبة من بعضها البعض على الجينوم (مثل الجينات الصباغية والرؤية الغربان) قد لها نفس التأثير ، لأنها تميل إلى أن تكون موروثة معًا.

يدعم سلوك فراشات heliconius هذه الفكرة. بعد أن لاحظ العلماء سنوات من التزاوج في المختبر ، حددوا الجين المرتبط بنمط الجناح ، والذي يختلف بين النوعين. يرتبط الجين المجاور بتفضيل التزاوج ، على الرغم من أن العلماء لم يتعرفوا بعد على الجين المحدد.

مجتمعة ، بدأ البحث في تكوين صورة لعملية الانتواع. قد يبدأ بمنطقة صغيرة من الجينوم ، يحتمل أن تحتوي على جينات مرتبطة بالتزاوج ، كما هو الحال مع الغربان. ثم تتوسع تلك المنطقة ، وتظهر جزر جديدة تؤوي جينات متباينة أخرى ، مما يخلق جزرًا من الانتواع عبر الجينوم.

الاجتماع في منتصف الطريق
المنطقة الهجينة من الغربان و [مدش] الشريط الضيق من الأرض حيث تختلط الجيف والغربان المقنعة و [مدش] ليس دراميًا بأي شكل من الأشكال. لا توجد جبال تفصلها عن بعضها البعض ، وتحجب نوعًا عن الآخر. المناظر الطبيعية في الشرق والغرب متشابهة ، حيث يسكن كلا النوعين نفس النوع من الغابات. لم يتضح بعد بالضبط كيف قامت المجموعتان بتقسيم أراضيهما.

ربما انقسمت المجموعات خلال العصور الجليدية ، عندما غطت الأنهار الجليدية شمال أوروبا بشكل متكرر. انتقلت الغربان والحيوانات الأخرى إلى الجنوب ، ومن المحتمل أن تلجأ إلى منطقتين مختلفتين. عندما انحسرت الأنهار الجليدية ، تحركت المجموعتان شمالًا ، واجتمعتا في المنطقة الهجينة. لكن العلماء لا يعرفون حتى الآن ما إذا كان هذا قد حدث في العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 10000 إلى 20000 عام فقط ، أو في عصر سابق ، منذ مليوني عام.

يسلط عدم اليقين هذا الضوء على أحد تحديات دراسة الانتواع. في بعض الأحيان ، يمكن أن ينتج عن تاريخين محتملين مختلفين جدًا نفس النمط الجيني. على سبيل المثال ، قد يكون للمناطق المشتركة من الجينوم المحيط بجزر الانتواع تفسيرات أخرى ، مثل الأصل المشترك ، كما جادل هان في ورقة بحثية نُشرت في يوليو. قد يكون لنوعين جينومات متشابهة ليس فقط لأنهما استبدلا الجينات مؤخرًا ، ولكن لأنهما يشتركان في نوع أب بعيد. وقال هان: "إن الناس تفرطوا في تفسير جزر الانتواع".

يمكن أن تكون الغربان الجيفة والغربان المقنعة من الأنواع القديمة جدًا التي أصبحت جينوماتها متشابهة من خلال التهجين. Or they could be quite young, having split off from a common ancestor relatively recently, with the small chunk of divergence the first sign of speciation. Wolf&rsquos group favors the latter interpretation but hopes to address the question directly with further genetic analysis.

So what does all this mean for the definition of species? Scientists still don&rsquot have a definitive answer. Simply defining species based on genetics doesn&rsquot solve the problem. As Wolf and others have shown, the answer depends on where in the genome you look. &ldquoIt&rsquos really hard to draw a boundary,&rdquo Wolf said. &ldquoDifferent parts of the genome tell you different things.&rdquo


Examiners report

There was much criticism of the cladogram from teachers in G2 forms and predictions that candidates would not understand it. In practice, most candidates realized for point A, they were expected to give a feature of fish that is absent in birds and mammals, the reverse of this for B, and for C a characteristic of mammals that is absent in birds and fish. This was an effective test of candidates&rsquo knowledge of the characteristics of these three chordate groups.

In this question candidates were expected to apply their understanding of evolution and speciation to the context of the early evolution of vertebrates. All that was expected was a methods of reproductive isolation, differential natural selection and divergence until the differences between populations and their gene pools were great enough to prevent interbreeding. Candidates mostly got at least part of this.

Question setters try to include some stimulus material to make questions more interesting but the first sentence of this question proved to be a distraction rather than a help. Candidates only really needed to think about the second sentences and so describe two structures and explain how they help the mitochondrion to carry out its function of producing ATP.


Denisovan Genome Reveals Interbreeding With Modern Humans

With the publishing of the Denisovan genome, the genetic profile of interfertile humans has widened considerably.

From a single fingerbone, scientists at Max Planck Institute were able to determine the complete genome of a surprising group of humans in Siberia that have been named the Denisovans. According to Scientific American on August 30 (reprinted by Nature News), the individual’s DNA can reveal traits of the entire population. The current interpretation is that the Denisovans were an isolated population group in Asia with low genetic diversity, living 74,000 to 82,000 years ago (earlier estimates were half that, about 30,000 to 50,000 years ago), but that “the modern human line diverged from what would become the Denisovan line as long as 700,000 years ago—but possibly as recently as 170,000 years ago.” Writer Katharine Harmon speculated that “the population on the whole يبدو كان very small for hundreds of thousands of years, with relatively little genetic diversity throughout their history.

Enough commonality was found with modern humans – about 6% – that it shows the population must have interbred with them and with Neanderthals, with whom they share more commonality than with moderns. As for the owner of the fingerbone, analysis is “consistent with” dark hair and skin of a female. Charles Q. Choi at Live Science took that as a cue to proclaim, “Genome of Mysterious Extinct Human Reveals Brown-Eyed Girl.” Perhaps they will name her Denise.

That’s how the evolutionists are re-framing this find within their standard timeline. It should be remembered, however, that the Denisovan bones (a finger and two molars in a cave in Siberia) came as a complete surprise to Svante Pääbo, his team at the Max Planck Institute, and to anthropologists worldwide. John Hawks, a paleoanthropologist from the University of Wisconsin-Madison, who was not involved in the genome study, called Denisova a “big surprise.” Early genetic indications of interbreeding with modern humans were doubted by some, but the newly published genome appears to remove all doubt. That being the case, it is appropriate to consider Denisovans, Neanderthals and modern humans as a single interfertile species. Consider, by comparison, the diversity in dogs, all of which are members of a single species, Canis familiaris.

Several points in the Nature News article bear emphasis for their surprise effects. For one, this fingerbone retained a remarkable amount of DNA:

Most bone fragments would be expected to contain less than 5 percent of the individual’s endogenous DNA, but this fortuitous finger had a surprising 70 percent, the researchers noted in the study. و many Neandertal fragments have been preserved in vastly different states—many are far worse off than this Denisovan finger bone.

Is it plausible this bone retained its DNA for up to 82,000 years? or even 30,000? Another point is that Australian aborigines, Melanesians and inhabitants of Papua New Guinea share Denisovan DNA, but not modern residents of Asia:

Yet contemporary residents of mainland Asia do not seem to posses Denisovian traces in their DNA, a “very curious” fact,” Hawks says. “We’re looking at a very interesting population scenario“—one that does not jibe entirely with what we thought we knew about how waves modern human populations migrated into and through Asia and out to Oceania’s islands. This new genetic evidence might indicate that perhaps an early wave of humans moved through Asia, mixed with Denisovans and then relocated to the islands—to be replaced in Asia by later waves of human migrants from Africa. & # 8220It’s not totally obvious that that works really well with what we know about the diversity of Asians and Australians,” Hawks says.

A third point in the article regards the expanded variability now appreciated within the interfertile human line. Denisova may not be the last population of diverse humans to be found. Harmon revealed a little-known fact: there’s a lot of variability among living Africans:

The genomes of contemporary pygmy and hunter–gatherer tribes in Africa, for example, have roughly as many differences as do those of European modern humans and Neandertals. So “any ancient specimen that we find in Africa might be as different from us as Neandertals,” Hawks says. “Anything we find from the right place might be another Denisovan.”

With a new sequencing technique available that can discern a genome from one DNA strand rather than both, anthropologists approach additional fossil sequences with excitement, and perhaps some trepidation. What will the genome of H. فلوريسينسيس reveal? Will additional human populations be found in Asia? Pääbo said, “I would be surprised if there were not other groups to be found there in the future.”

To discern how scientists are doing, watch for surprised looks on their faces. The paleoanthropology community was caught completely off guard by the Denisova fossils (read those links to our five earlier reports about Denisovans to emphasize the point). Archaic hominids in a Siberian cave, far from Europe, who interbred who with modern humans? Impossible. Yet their own analysis brings them to that conclusion. Don’t be fooled when they recover their composure by switching from the surprised look to the excited look and say (like John Hawks, one of the more reasonable of the gang), “Going back further in time will be exciting. There’s a huge race on—it’s exciting.” Observe the plain fact: they were wrong! Their story of human evolution was false. Tell them to stop the spin doctoring within the Grand Tale of Human Evolution Story and face the facts.

We additionally know they were wrong because this finger had quality DNA. It’s highly implausible that this bone contained 70% of its original DNA after 30,000 years, to say nothing of 82,000 years. Who could possibly believe that? It’s much more likely that this individual lived just a few thousand years ago at most, like the Table of Nations timeline of Genesis describes. Fully modern, big-brained, ensouled humans spread across the globe after Babel and began to interbreed in groups that accentuated various traits without eliminating traces of their common ancestry from Mr. & Mrs. Noah. The more isolated groups became in more remote places, like Siberian caves, the more distinctive their genomes became. Notice also the ability of these people to travel far and wide around the globe. It doesn’t take tens or hundreds of thousands of years for these things to happen.

That interpretation fits the facts without requiring us to believe the impossible dream that Denisovans kept to themselves as an isolated small population for “hundreds of thousands of years” without ever thinking of making wheels, building cities or riding a horse, while flirting with modern humans from Europe once in awhile. The folly of their long-age scenario should sizzle in your brain till it “sheds light on evolution,” showing it to be complete baloney. How can anyone believe that? Why do they believe that? The answer: they have committed their souls to protecting Darwin from falsification.

It’s only a matter of time before history laughs these charlatans off the stage. Sure, they are intelligent, and good at sequencing DNA. They’ve had a lot of education. They can talk jargon and work phylogeny software. رائع. But when it comes to explaining the world, they are a sorry bunch. Get the jump on the historians of 2030 and start laughing now.


مراجع

Ming R, Bendahmane A, Renner SS. Sex chromosomes in land plants. Annu Rev Plant Biol. 201162:485–514.

Kirkpatrick M, Guerrero RF. Signatures of sex-antagonistic selection on recombining sex chromosomes. علم الوراثة. 2014197:531–41.

Zhou Q, Bachtrog D. Sex-specific adaptation drives early sex chromosome evolution in Drosophila. علم. 2012337:341–5.

Veeramah KR, Gutenkunst RN, Woerner AE, Watkins JC, Hammer MF. Evidence for increased levels of positive and negative selection on the X chromosome versus autosomes in humans. مول بيول إيفول. 201431:2267-82.

Hellborg L, Ellegren H. Low levels of nucleotide diversity in mammalian Y chromosomes. مول بيول إيفول. 200421:158–63.

Begun DJ, Holloway AK, Stevens K, Hillier LW, Poh Y-P, Hahn MW, Nista PM, Jones CD, Kern AD, Dewey CN. Population genomics: whole-genome analysis of polymorphism and divergence in Drosophila simulans. بلوس بيول. 20075, e310.

Mackay TF, Richards S, Stone EA, Barbadilla A, Ayroles JF, Zhu D, Casillas S, Han Y, Magwire MM, Cridland JM. The Drosophila melanogaster genetic reference panel. طبيعة سجية. 2012482:173–8.

Filatov DA, Monéger F, Negrutiu I, Charlesworth D. Low variability in a Y-linked plant gene and its implications for Y-chromosome evolution. طبيعة سجية. 2000404:388–90.

Laporte V, Filatov D, Kamau E, Charlesworth D. Indirect evidence from DNA sequence diversity for genetic degeneration of the Y‐chromosome in dioecious species of the plant Silene: the SlY4/SlX4 and DD44‐X/DD44‐Y gene pairs. J Evol Biol. 200518:337–47.

Qiu S, Bergero R, Forrest A, Kaiser VB, Charlesworth D. Nucleotide diversity in Silene latifolia autosomal and sex-linked genes. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 2010277:3283-91.

Bachtrog D. Evidence that positive selection drives Y-chromosome degeneration in Drosophila miranda. نات جينيه. 200436:518–22.

Wang J, Na J-K, Yu Q, Gschwend AR, Han J, Zeng F, Aryal R, VanBuren R, Murray JE, Zhang W. Sequencing papaya X and Yh chromosomes reveals molecular basis of incipient sex chromosome evolution. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012109:13710–5.

Na J-K, Wang J, Murray JE, Gschwend AR, Zhang W, Yu Q, Pérez RN, Feltus FA, Chen C, Kubat Z. Construction of physical maps for the sex-specific regions of papaya sex chromosomes. BMC genomics. 201213:176.

Zhang W, Wang X, Yu Q, Ming R, Jiang J. DNA methylation and heterochromatinization in the male-specific region of the primitive Y chromosome of papaya. Genome Res. 200818:1938–43.

Wai CM, Moore PH, Paull RE, Ming R, Yu Q. An integrated cytogenetic and physical map reveals unevenly distributed recombination spots along the papaya sex chromosomes. Chromosome Res. 201220:753–67.

VanBuren R, Ming R. Organelle DNA accumulation in the recently evolved papaya sex chromosomes. Mol Gen Genomics. 2013288:277–84.

VanBuren R, Ming R. Dynamic transposable element accumulation in the nascent sex chromosomes of papaya. Mob Genet Elem. 20133:13710–5.

Wu M, Moore RC. The evolutionary tempo of sex chromosome degradation in Carica papaya. J مول إيفول. 201580:1–13.

VanBuren R, Zeng F, Chen C, Zhang J, Wai CM, Han J, Aryal R, Gschwend AR, Wang J, Na J-K. Origin and domestication of papaya Yh chromosome. Genome Res. 201525:524–33.

Chan‐Tai C, Yen CR, Chang LS, Hsiao CH, Ko TS, Weber W. All hermaphrodite progeny are derived by self‐pollinating the sunrise papaya mutant. Plant Breed. 2003122:431–4.

Weingartner LA, Moore RC. Contrasting patterns of X/Y polymorphism distinguish Carica papaya from other sex chromosome systems. مول بيول إيفول. 201229:3909–20.

Ming R, Hou S, Feng Y, Yu Q, Dionne-Laporte A, Saw JH, Senin P, Wang W, Ly BV, Lewis KL. The draft genome of the transgenic tropical fruit tree papaya (Carica papaya Linnaeus). طبيعة سجية. 2008452:991–6.

Braverman JM, Hudson RR, Kaplan NL, Langley CH, Stephan W. The hitchhiking effect on the site frequency spectrum of DNA polymorphisms. علم الوراثة. 1995140:783–96.

Langley SA, Karpen GH, Langley CH. Nucleosomes shape DNA polymorphism and divergence. بلوس جينيت. 201410:e1004457.

Wu M, Moore RC. The evolutionary tempo of sex chromosome degradation in Carica papaya. J مول إيفول. 201580:265–77.

Brown JE, Bauman JM, Lawrie JF, Rocha OJ, Moore RC. The structure of morphological and genetic diversity in natural populations of Carica papaya (Caricaceae) in Costa Rica. Biotropica. 201244:179–88.

Han J. Sex chromosome evolution of papaya: dynamic structural and expression changes and identification of associated traits. Urbana: University of Illinois at Urbana-Champaign 2014.

Chávez-Pesqueira M, Suárez-Montes P, Castillo G, Núñez-Farfán J. Habitat fragmentation threatens wild populations of Carica papaya (Caricaceae) in a lowland rainforest. أنا جي بوت. 2014101:1092–101.

Begun DJ, Whitley P. Reduced X-linked nucleotide polymorphism in Drosophila simulans. Proc Natl Acad Sci U S A. 200097:5960–5.

Evans AL, Mena PA, McAllister BF. Positive selection near an inversion breakpoint on the neo-X chromosome of Drosophila americana. علم الوراثة. 2007177:1303–19.

Charlesworth B, Morgan M, Charlesworth D. The effect of deleterious mutations on neutral molecular variation. علم الوراثة. 1993134:1289–303.

Haldane J. The mutation rate of the gene for haemophilia, and its segregation ratios in males and females. Ann Eugenics. 194613:262–71.

Miyata T, Hayashida H, Kuma K, Mitsuyasu K, Yasunaga T. Male-driven molecular evolution: a model and nucleotide sequence analysis. Cold Spring Harb Symp Quan Biol. 198752:863–7.

Papadopulos AS, Chester M, Ridout K, Filatov DA. Rapid Y degeneration and dosage compensation in plant sex chromosomes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015112:13021–6.

Hudson RR, Kreitman M, Aguadé M. A test of neutral molecular evolution based on nucleotide data. علم الوراثة. 1987116:153–9.

Gschwend AR, Yu Q, Tong EJ, Zeng F, Han J, VanBuren R, Aryal R, Charlesworth D, Moore PH, Paterson AH. Rapid divergence and expansion of the X chromosome in papaya. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012109:13716–21.

Kaplan NL, Hudson R, Langley C. The "hitchhiking effect" revisited. علم الوراثة. 1989123:887–99.

Wang R-L, Stec A, Hey J, Lukens L, Doebley J. The limits of selection during maize domestication. طبيعة سجية. 1999398:236–9.

Chen C, Yu Q, Hou S, Li Y, Eustice M, Skelton RL, Veatch O, Herdes RE, Diebold L, Saw J. Construction of a sequence-tagged high-density genetic map of papaya for comparative structural and evolutionary genomics in brassicales. علم الوراثة. 2007177:2481–91.

Bauer E, Falque M, Walter H, Bauland C, Camisan C, Campo L, Meyer N, Ranc N, Rincent R, Schipprack W. Intraspecific variation of recombination rate in maize. جينوم بيول. 201314:R103.

Salomé P, Bomblies K, Fitz J, Laitinen R, Warthmann N, Yant L, Weigel D. The recombination landscape in Arabidopsis thaliana F2 populations. Heredity. 2012108:447–55.

Si W, Yuan Y, Huang J, Zhang X, Zhang Y, Zhang Y, Tian D, Wang C, Yang Y, Yang S. Widely distributed hot and cold spots in meiotic recombination as shown by the sequencing of rice F2 plants. علم النبات الجديد. 2015206:1491–502.

Sachidanandam R, Weissman D, Schmidt SC, Kakol JM, Stein LD, Marth G, Sherry S, Mullikin JC, Mortimore BJ, Willey DL. A map of human genome sequence variation containing 1.42 million single nucleotide polymorphisms. طبيعة سجية. 2001409:928–33.

Bachtrog D, Jensen JD, Zhang Z. Accelerated adaptive evolution on a newly formed X chromosome. بلوس بيول. 20097, e1000082.

Nam K, Munch K, Hobolth A, Dutheil JY, Veeramah KR, Woerner AE, Hammer MF, Mailund T, Schierup MH, Prado-Martinez J. Extreme selective sweeps independently targeted the X chromosomes of the great apes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015112:6413–8.

Weingartner LA, Moore RC. Contrasting patterns of X/Y polymorphism distinguish Carica papaya from other sex-chromosome systems. مول بيول إيفول. 201229:3909-20.

Sayres MAW, Makova KD. Gene survival and death on the human Y chromosome. مول بيول إيفول. 201330:781–7.

Vicoso B, Charlesworth B. Evolution on the X chromosome: unusual patterns and processes. نات ريف جينيت. 20067:645–53.

Betrán E, Thornton K, Long M. Retroposed new genes out of the X in Drosophila. Genome Res. 200212:1854–9.

Bolger AM, Lohse M, Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. المعلوماتية الحيوية. 201430:2114-20.

Li H ، Durbin R. محاذاة قراءة قصيرة سريعة ودقيقة مع تحويل Burrows-Wheeler. المعلوماتية الحيوية. 200925 (14): 1754-60.

Li H, Handsaker B, Wysoker A, Fennell T, Ruan J, Homer N, Marth G, Abecasis G, Durbin R. The sequence alignment/map format and SAMtools. المعلوماتية الحيوية. 200925:2078–9.

Ruden DM, Lu X. A program for annotating and predicting the effects of single nucleotide polymorphisms, SnpEff: SNPs in the genome of Drosophila melanogaster strain w1118 iso-2 iso-3. Fly. 20126:80-92.

Lee T-H, Guo H, Wang X, Kim C, Paterson AH. SNPhylo: a pipeline to construct a phylogenetic tree from huge SNP data. BMC genomics. 201415:162.

Falush D, Stephens M, Pritchard JK. Inference of population structure using multilocus genotype data: linked loci and correlated allele frequencies. علم الوراثة. 2003164:1567–87.

Rosenberg NA. DISTRUCT: a program for the graphical display of population structure. Mol Ecol Notes. 20044:137–8.

Rozas J, Sánchez-DelBarrio JC, Messeguer X, Rozas R. DnaSP, DNA polymorphism analyses by the coalescent and other methods. المعلوماتية الحيوية. 200319:2496–7.


How much difference in genome is enough to prevent interbreeding? - مادة الاحياء

Interbreeding Between Species

From time to time I encounter the assertion that H. sapiens (and/or H. sapiens sapiens ) could not have interbred with H. erectus , because they are different species. I've also been told that, "If they could have produced fertile offspring, then they weren't really different species". These fairly common misconceptions proceed from a misunderstanding of the 'biological species concept', which makes species distinctions based on fertility. Most people leave school thinking that, if two creatures can produce fertile offspring, then they must belong to the same species. I wouldn't be surprised if many teachers actually tell students that, but it simply isn't so.

The biological species concept was developed by Ernst Mayr, in 1942. Here it is, as first formulated, and quoted in Douglas J. Futuyma's EVOLUTIONARY BIOLOGY (1998): "Species are groups of actually or potentially interbreeding populations that are reproductively isolated from other such groups". The "reproductive isolation" can be genetic (non-fertility), geographic, or behavioral there is NO criteria that says (as is commonly believed) that if two populations can interbreed they are the SAME species. There is NO criteria that says that two distinct species CAN'T interbreed. Consider the example of wolves, coyotes and dogs: three distinct species that can interbreed. In fact, all species of the genus Canis can mate and produce fertile offspring (Wayne et al., 1997, re: A. P. Gray, Mammalian Hybrids ). This is so common, that biologists actually use a different formulation of Mayr's definition: they say, "If two populations can NOT interbreed, they are NOT the same species." That is a very different statement. Note that this is an empirical definition, and gives no guidance in regard to extinct taxons, but the bottom line is: nothing in the biological species concept contradicts the idea that erectus and sapiens could and DID interbreed.

I think it will come as a surprise to many that most scientists accept the fact that sapiens and erectus were so closely related that they could have interbred with each other. To begin with, some (probably most ) scientists don't think erectus and sapiens were genetically separate species at all. They consider them developmental 'grades' within a single taxon. Here is an example of that view, from Futuyma.

"The word species, however, is sometimes used simply as a name for a morphologically distinguishable form. This is especially true in paleontology, in which a single evolving lineage (gene pool) may be assigned several names for successive, phenotypically different forms. For example, Homo erectus and Homo sapiens are names for different, distinguishable stages in the same evolving lineage. They are chrono-species, rather than separate biological species. The two species names do not imply that speciation (bifurcation into two gene pools) occurred: in fact it probably DIDN'T in this case." [my emphasis on didn't]

Futuyma claims erectus is "human", probably because all those bad bones from Africa show such strong expression of erectus traits. The afrocentrists say they were erectus slouching toward humanity I say the more modern-looking fossils were erectus hybridized with sapiens . BOTH views imply that erectus and sapiens were able to interbreed. In fact, the afrocentrist position, that there was only a SINGLE gene pool, is a stronger statement of their capability for interbreeding than mine. Wolpoff, and other multiregionalists, exhibit similar thinking: he maintains that erectus was "human" and evolved into modern sapiens all over the world, while the afrocentrists say that process only culminated in Africa, from whence a modern human type radiated, displacing all other 'people' without interbreeding. They don't deny those (supposedly erectus -derived) moderns and Eurasian indigenes could have interbred, they just claim they didn't.

So, nearly everybody is in agreement that erectus could interbreed with sapiens : multiregionalists, afrocentrists, and even me. Note, however, that some people also say erectus was a distinct taxon. In fact, Rightmire, a recognized expert on erectus , says ( The Evolution of Homo Erectus , Cambridge, 1990) they were a distinct species I even agree with him. It is interesting to see why there is disagreement on the subject. Wolpoff, and others, compare the early African and Asian skulls with the most modern ones and show that there was an increase in cranial capacity, and a morphological tendency toward some sapiens characteristics. BUT, those recent skulls are the very ones I contend are hybrid specimens! Rightmire excludes the late, Southeast Asian skulls from Ngandong for very good reasons, and shows that the rest of the series reveals no statistically significant development toward becoming modern human. That is even with including later, African skulls that I think show some interbreeding with sapiens radiating out of Eurasia. When you get up to the recent African material, which shows significant sapiens influence, the afrocentrists claim those aren't erectus , but 'early sapiens'. For instance, they call the Herto skulls H. sapiens idaltu .

So, the real difference in viewpoint is whether: 1) erectus evolved into modern humans by a gradual process, with int RA -species gene flow (whether it occurred only in Africa or also elsewhere) or 2) erectus and sapiens interbred, founding some (tropical) modern populations, while Eurasian sapiens founded Eurasian populations, which is my interpretation of the data. None of these views preclude interbreeding between erectus and sapiens , and the multiregional position DEPENDS on it. Note how 'shifty' Wolpoff is. As a multiregionalist, he argues that "gene flow" (interbreeding) between advanced populations (who are called sapiens because of their clearly more-modern morphology) and less-advanced ( erectus 'grade') specimens caused all the world's 'people' to evolve into sapiens . YET, in attempting to refute my view (that the Ngandong skulls represent hybrids between erectus and sapiens ) he characterizes that as intER-species gene flow, as if it were not exactly what his own theory implies. Then to further obfuscate, he plays the race-card, saying my hypothesis, "raises the specter that some populations will be seen as differing because they have more genes from an extinct species" . Well, yes!

If H. sapiens or s. sapiens could interbreed with erectus , then they should certainly have been able to produce fertile offspring with other sapiens , such as H. sapiens neanderthalis , or with H. heidelbergensis , which may have been a direct ancestor. Consider that wolves and coyotes have been distinct species for nearly a million years, or more than 300 thousand generations. A similar number of generations would take the human ancestry back nearly to the last common ancestor of Homo and Pan.

A final consideration is the distinguishing characteristics that differentiate the various Homo species. If they were separated by potentially incompatible mutations, then there might have been diminished fertility between those species. However, it appears they have been distinguished by neoteny: ancestral forms were succeeded by juvenilized versions of themselves. While the effects of neoteny (such as increased intelligence, delayed maturation, progressive gracilization, and a diminution of some ancestral-adult characteristics) may be profound, the genetic changes are subtle. There seems to be little or no impediment to fertility, as the new type must have been fertile with the parent species in order to survive. Accordingly, the entire genus Homo has probably been int ER -fertile, just as the genus Canis is.

Clifford Jolly, writing in the American Journal of Physical Anthropology (2001 Supplement 33: 177-204) discusses the more apposite hybridization of hominins . He says,

'' Another source of phylogenetic uncertainty is the possibility of gene-flow by occasional hybridization between hominins belonging to ecologically and adaptively distinct species or even genera. Although the evidence is unsatisfactorily sparse, it suggests that among catarrhines generally, regardless of major chromosomal rearrangement, intersterility is roughly proportional to time since cladogenetic separation. '' And, '' any hominine species whose ancestries diverged less than 4 ma previously may well have been able to produce hybrid offspring ''

Four million years ago takes us back before Homo is recognized to have existed! And that is not even considering that Homo species have a longer generation time, so an equivalent number of generations would extend the potential hybridization period even further than 4 million years into the past. As an aside, this suggests that the genus Homo could have begun by hybridization. That would offer an explanation for why we are so closely related to the knuckle-walking chimps and gorillas, while Homo had bipedal ancestry. Of course, chimps and gorillas may have split off the line of descent from a common bipedal ancestor and reverted to knuckle-walking. The important point, with respect to interbreeding of species, is that hominin species separated by several million years of divergence can still produce fertile hybrid offspring.

By contrast, the divergence time separating erectus from sapiens, or the latter from Neanderthals, is much less. For instance, Krings, et al. (in DNA sequence of the mitochondrial hypervariable region II from the Neandertal type specimen , PNAS 1999) estimates that Homo sapiens sapiens and H. neanderthalsis shared a common ancestor not more than 741, and perhaps as recently as 317 thousand years ago. Afrocentrists believe sapiens diverged from erectus only a couple of hundred thousand years ago. Even if sapiens shared no common ancestors with erectus after the earliest known Homo fossils in Eurasia, 1.8 million years ago, they should still have been inter-fertile. In fact, morphological features of the Nagandong, Kow Swamp, Herto, and other skulls suggest that sapiens and erectus did interbreed and produce offspring. I contend that view is confirmed by the genetic evidence cited in Age & Origin of the Human Species, Plural Lineages in the Human mtDNA Genome , and Australian Ancestry: Implications for the Origin of H. sapiens sapiens.

In Number of ancestral human species: a molecular perspective , (HOMO Vol. 53/3, pp. 201–224) D. CURNOE, and A. THORNE directly address the question of whether recent types of Homo would have been able to mate and produce viable and fertile offspring. They say, flatly:

”All fossil taxa were genetically very close to each other and likely to have been below congeneric genetic distances seen for many mammals. Our estimates of genetic divergence suggest that periods of around 2 million years are required to produce sufficient genetic distance to represent speciation. Therefore, Neanderthals and so-called H. erectus were genetically so close to contemporary H. sapiens they were unlikely to have been separate species. Distances calculated here for H. neanderthalensis versus H. sapiens and for H. erectus versus H. sapiens are around one-third and two-thirds, respectively, of the mammalian intrageneric mode.”

Some genetic data from humans, chimps, and orangutans suggest there were genetic speciation events in Homo’s history, resulting in populations that could not have interbred with their ancestors, but not many nor recently. This type of speciation, as a result of infertility by reason of genetic incompatibility, must be distinguished from the evolution of ” type ” morphology, leading to species designations such as erectus and neanderthalensis .

”Sumatran and Bornean orangutans differ by three chromosomal rearrangements but are known to be fully fertile, and common chimpanzees and bonobos differ by six chromosomal rearrangements, and although some workers regard them as distinct species (see above), they do produce apparently normal hybrid offspring (H. Vervaecke, pers. com.). Most types of rearrangements between orangutan subspecies and between common chimpanzees and bonobos are also seen in humans. This suggests that at least some of the rearrangements in humans might not represent reproductive isolation.”

”This observation is complicated by the fact that humans appear to possess even greater chromosomal instability than great apes. Humans possess a high level of chromosomal rearrangements, with 1 out of every 120 babies born being abnormal (Hook 1992). The figure rises to about 25% for 10-day old blastocysts (Gardner & Sutherland 1996). We conclude that chromosomal rearrangements were likely to have been important during human evolution, more so than among the great apes, making comparisons with them of limited value.”

”Given the chromosomal instability in humans, it seems likely that at least some of the chromosomal rearrangements may have had a significant impact on reproductive isolation when they occurred.”

Thus, it isn’t clear (from the ape evidence) that even chromosomal rearrangements would have rendered the different types of Homo infertile, but it is clear that there were fewer such events, which even might have caused reproductive isolation, than there are recognized taxons of Homo. In other words, just because erectus was different enough to be a recognized taxon doesn’t mean they could not interbreed with sapiens .

The cited authors state there have been five or fewer genetic-isolation-speciations since the last common ancestor with chimps:

”From the above evidence we conclude that the number of species on the DLMH, as inferred from human chromosome rearrangements, might be around 3 and cannot be more than 5.”

So all of the types of Homo living in the last few hundred thousand years would have been fertile with the other types. H. sapiens/sapiens and H. erectus and H. neanderthalensis would have all been able to interbreed … and the genetic evidence, as presented in the papers posted on this site, indicates they DID interbreed, resulting in the modern populations.


الانتماءات

Department of Biochemistry and Molecular Biology, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada

W. Ford Doolittle & Tyler D. P. Brunet

Department of History and Philosophy of Science, University of Cambridge, Cambridge, UK

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

Both authors contributed to the writing of this paper, and have read and agreed to its contents.


شاهد الفيديو: أهمية الجينوم البشري (شهر فبراير 2023).