Während man sich die Entstehung neuer Arten oft als Aufspaltung einer Urart in mindestens zwei neue Arten vorstellt, konnte ein internationales Konsortium, an dem auch Forscher des CNRS beteiligt sind, nun die Entstehung einer neuen Art durch einen Hybridisierungsprozess nachweisen.
Die Studie, die in der Zeitschrift
Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass der Amazonas-Schmetterling
Heliconius elevatus das Ergebnis einer Kreuzung zwischen den Arten
Heliconius pardalinus und
Heliconius elevatus vor 200.000 Jahren ist.
Abbildung: Heliconius elevatus (oben), eine Schmetterlingsart aus dem Amazonasgebiet, die aus der Kreuzung zwischen den Arten Heliconius pardalinus (unten links) und Heliconius melpomene (unten rechts) hervorgegangen ist.
Bildrechte: Kanchon Dasmahapatra (H. elevatus) und Michel Cast (pardalinus und melpomene) Man stellt sich den Baum des Lebens oft als eine Struktur vor, bei der sich die Zweige, die den Urarten entsprechen, im Laufe der Zeit aufspalten und so neue Arten entstehen. Dieses Modell entspricht beispielsweise der Entstehung einer geografischen Barriere, die die Populationen einer Art physisch trennt, woraufhin diese unabhängig voneinander evolvieren, bis sie nicht mehr untereinander fortpflanzungsfähig sind, oder der Wirkung ökologischer Barrieren, die ebenfalls zu einer Divergenz der Populationen bis zur Entstehung eigenständiger Arten führt.
Eine neue Studie, durchgeführt von einem internationalen Konsortium und veröffentlicht in der Zeitschrift
Nature, zeigt, dass der Baum des Lebens sich nicht immer an dieses Bild hält. Tatsächlich sind die Zweige des Lebensbaumes miteinander verflochten, und die Entstehung neuer Arten resultiert manchmal aus der Kreuzung zweier Arten. Dieses Konsortium hat gezeigt, dass eine Schmetterlingsart aus dem Amazonasgebiet,
Heliconius elevatus, aus der Kreuzung zweier anderer Arten,
Heliconius pardalinus und
Heliconius melpomene, vor etwa 200.000 Jahren hervorgegangen ist.
Diese drei Arten koexistieren noch heute im Amazonasgebiet. Nach mehr als 10 Jahren Arbeit, bestehend aus genetischen Studien, Kreuzungen in Gefangenschaft und Messungen von Merkmalen, die mit Überleben oder Fortpflanzung zusammenhängen, hat das Team festgestellt, dass
H. elevatus genetisch näher an
H. pardalinus ist als an
H. melpomene, aber dass es
H. melpomene war, das ihm die Merkmale vererbt hat, die zu seiner Abspaltung von
H. pardalinus führten (siehe Abbildung).
Zu den von
H. melpomene geerbten Merkmalen gehört das farbige Flügelmuster, das eine entscheidende Rolle bei der Partnerwahl während der Fortpflanzung spielt, sowie Sexualpheromone, die Präferenz für die Eiablage auf bestimmten Nahrungspflanzen für die Raupen, die Flügelform und sogar die Flugweise. Diese Merkmale isolieren die hybride Linie von den beiden Elternarten, indem sie den genetischen Austausch insbesondere mit der nächstgelegenen Art (
H. pardalinus) begrenzen, obwohl sie in Gefangenschaft kreuzbar sind.
Diese Art der Entstehung neuer Arten, die als hybride Speziation bezeichnet wird, gilt im Tierreich als sehr selten. Diese Seltenheit mag jedoch darauf zurückzuführen sein, dass es sehr schwierig ist, eine hybride Speziation formell nachzuweisen: Es muss nicht nur gezeigt werden, dass eine Art aus der Kreuzung zweier anderer Arten hervorgegangen ist, sondern auch, dass die Kreuzung die durch sie entstandenen Merkmale der Grund für die reproduktive Isolation der hybriden Linie von den Elternarten ist.
Mit der Entwicklung von Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierungstechniken wird jedoch immer häufiger der Austausch von Genen zwischen nahe verwandten, aber dennoch deutlich unterschiedlichen Arten entdeckt. Es ist daher nicht ausgeschlossen, dass diese Gen-Austausche in einigen Fällen, ausgelöst durch ein seltenes Hybridisierungsereignis, zur Entstehung einer neuen Art geführt haben. Die Bedeutung der hybriden Speziation in der Diversifikation des Lebens muss daher noch dokumentiert werden.
Referenz:
Rosser, N., Seixas, F., Queste, L. M., Cama, B., Mori-Pezo, R., Kryvokhyzha, D., Nelson, M., Waite-Hudson, R., Goringe, M., Costa, M., Élias, M., Figueiredo, C. M. É., Freitas, A. V. L., Joron, M., Kozak, K. M., Lamas, G., Martins, A. R. P., McMillan, W. O., Ready, J. S., ... Dasmahapatra, K. K.
Hybrid speciation driven by multilocus introgression of ecological traits.
Nature, veröffentlicht am 17. April 2024.
Quelle: CNRS INEE