Bateson-Dobzhansky-Muller 모형

Bateson–Dobzhansky–Muller model
그림 1. 조상 집단에서 유전자형은 AABB입니다. 두 개체군이 서로 고립되면 새로운 돌연변이가 발생할 수 있습니다. 한 집단에서 A는 a로 진화하고, 다른 집단에서 B는 b로 진화합니다. 두 집단이 교잡할 때 a와 b가 서로 상호작용하는 것은 처음입니다. 이 대립유전자들이 양립할 수 없을 때, 우리는 도브잔스키-뮬러 양립할 수 없다고 말합니다.

Bateson-Dobzhansky-Muller 모델은 Dobzhansky-Muller 모델로도 알려져 있으며,[1] 종분화 동안 생식 격리의 진화와 이를 가져오는 자연 선택의 역할을 이해하는 데 중요한 유전적 비호환성의 진화 모델입니다. 이 이론은 1909년 윌리엄 베이튼에 의해 처음 기술되었고,[2] 1934년 테오도시우스 도브잔스키에 의해 독립적으로 기술되었으며,[3] 후에 헤르만 뮐러, H. 앨런 오어, 세르게이 가브리렛에 의해 다른 형태로 정교화되었습니다.[4]

Dobzhansky-Muller 모델은 다른 진화 역사를 가진 다른 유전자의 다른 대립유전자(버전) 사이에서 발생하는 부정적인 상위 상호작용을 설명합니다.[1][5] 이러한 유전적 비호환성은 개체군이 교잡할 때 발생할 수 있습니다. 두 개체군이 공통 조상에서 갈라져 서로 고립되면 두 개체군 사이에 이종교배가 없음을 의미하여 두 개체군 모두에 돌연변이가 축적될 수 있습니다. 이러한 변화는 개체군의 진화적 변화를 나타냅니다. 개체군이 서로에게 다시 도입되면 이러한 분기된 유전자는 교잡종에서 서로 상호 작용할 수 있습니다.[6][7]

예를 들어, 조상의 종은 개체수에 대립유전자 a와 b가 고정되어 모든 개체가 aabb 유전자형을 갖게 됩니다. 두 개의 후손 집단이 서로 분리되어 각각 여러 개의 돌연변이를 겪을 때, 대립유전자 A는 한 집단에서 발생할 수 있고 대립유전자 B는 두 번째 집단에서 발생할 수 있습니다. 두 집단이 교잡을 시작하면 AAbb와 aaBB 유전자형이 서로 교잡하여 AaBb가 생성됩니다(그림 1). A와 B 사이의 상호 작용은 이전에 발생한 적이 없는 것으로 소개됩니다. 이 두 대립유전자는 도브잔스키-뮬러 비호환성으로 판명될 수 있습니다.[5] 이 모델은 유전적 비호환성이 단지 하나가 아니라 둘 이상의 유전자좌를 교대로 고정함으로써 진화했을 가능성이 가장 높으며, 따라서 교잡이 일어날 때 일부 대립유전자가 동일한 개체에서 동시에 발생하는 것은 처음이라고 말합니다.[8]

Dobzhansky-Muller 비호환성은 모집단 간의 순수한 무작위, 중립 또는 비선택된 차이에서 비롯될 수 있습니다. 그들은 또한 적어도 두 가지 방법으로 자연 선택에 의해 구동될 수 있습니다. 두 개체군이 서로 갈라져 새로운 환경과 다른 환경을 만나면 이러한 환경에 적응할 수 있습니다. 이러한 적응은 부작용으로 하이브리드 무균을 초래할 수 있습니다. 따라서 다양한 생태 환경에 적응하기 위해 발생한 유전자는 하이브리드 비호환성을 일으킬 수 있습니다. 두 번째 방법은 두 개의 다른 개체군이 동일하거나 유사한 환경에 적응하지만 유전적으로 다른 방식으로 적응하는 것입니다. 이로 인해 모집단의 유전자형이 다를 수 있으며, 이로 인해 Dobzhansky-Muller 비호환성이 발생할 수 있습니다.[9]

Dobzhansky-Muller 모델에 따라 호환되지 않는 유전자는 3가지 기준이 필요합니다. 1. 이 유전자는 하이브리드의 적합성을 감소시킵니다. 2. 이 유전자는 기능적으로 각 교배종 및 3에서 분기되었습니다. 하이브리드 비호환성은 파트너 유전자와의 조합으로만 존재합니다.[6] 유전자가 실제로 양립할 수 없는지는 유전자가 우성인지 열성인지에 달려 있습니다. 비호환성은 두 대립유전자가 모두 발현된 경우에만 발생하고 하나가 열성인 경우에는 발생하지 않습니다.[5]

집단이 공통 조상에서 갈라질 때 축적되는 유전적 변화는 자연 선택이 이러한 강력한 해로운 대립 유전자에 영향을 미치기 때문에 생존력이나 번식력을 심각하게 감소시키지 않을 것입니다. 그러나 잡종의 유전체에서처럼 대립유전자가 함께 발생한 적이 없을 때는 자연선택이 작용할 수 없습니다.[10] 따라서 이들 대립유전자가 상호작용할 때 이들 대립유전자는 양립할 수 없는 것으로 판명될 가능성이 있습니다. 양립할 수 없는 유전자는 집단들이 성공적으로 교배하는 것을 막습니다. 따라서 이러한 Dobzhansky-Muller 호환성은 종분화 가능성을 높일 수 있습니다.[11]

Dobzhansky-Muller 비호환성의 특정 패턴은 발산 모드에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 발산이 서로 다른 선택 압력으로 인해 자연 선택이 작용하거나 임의의 유전적 드리프트로 인해 발생하는 경우.[12] 따라서 Dobzhansky-Muller 비호환성은 계통발생학 연구에 도움이 될 수 있는 분기의 시간과 유형에 대한 정보도 제공할 수 있습니다.

참고문헌

  1. ^ a b Orr HA (December 1996). "Dobzhansky, Bateson, and the genetics of speciation". Genetics. 144 (4): 1331–5. doi:10.1093/genetics/144.4.1331. PMC 1207686. PMID 8978022.
  2. ^ Bateson W (1909). Seward AC (ed.). "Heredity and variation in modern lights". Darwin and Modern Science: 85–101. doi:10.1017/cbo9780511693953.007. ISBN 9780511693953.
  3. ^ Dobzhansky T (1934). "Studies on Hybrid Sterility. I. Spermatogenesis in pure and hybrid Drosophila pseudoobscura". Zeitschrift für Zellforschung und mikroskopische Anatomie. 21 (2): 169–221. doi:10.1007/bf00374056. S2CID 35083936. Archived from the original on 2012-03-27.
  4. ^ Gavrilets S (2004). Fitness Landscapes and the Origin of Species. Princeton University Press. ISBN 978-0691119830.
  5. ^ a b c Sciuchetti L, Dufresnes C, Cavoto E, Brelsford A, Perrin N (May 2018). "Dobzhansky-Muller incompatibilities, dominance drive, and sex-chromosome introgression at secondary contact zones: A simulation study". Evolution; International Journal of Organic Evolution. 72 (7): 1350–1361. doi:10.1111/evo.13510. PMID 29806172. S2CID 44140235.
  6. ^ a b Brideau NJ, Flores HA, Wang J, Maheshwari S, Wang X, Barbash DA (November 2006). "Two Dobzhansky-Muller genes interact to cause hybrid lethality in Drosophila". Science. 314 (5803): 1292–5. Bibcode:2006Sci...314.1292B. doi:10.1126/science.1133953. PMID 17124320. S2CID 17203781.
  7. ^ Haerty W, Singh RS (September 2006). "Gene regulation divergence is a major contributor to the evolution of Dobzhansky-Muller incompatibilities between species of Drosophila". Molecular Biology and Evolution. 23 (9): 1707–14. doi:10.1093/molbev/msl033. PMID 16757655.
  8. ^ Futuyma DJ (2009). "Speciation". Evolution (2 ed.). p. 477. ISBN 978-0-87893-223-8.
  9. ^ Unckless RL, Orr HA (March 2009). "Dobzhansky-Muller incompatibilities and adaptation to a shared environment". Heredity. 102 (3): 214–7. doi:10.1038/hdy.2008.129. PMC 2656211. PMID 19142201.
  10. ^ Orr HA, Turelli M (June 2001). "The Evolution of Postzygotic Isolation: Accumulating Dobzhansky-Muller Incompatibilities". Evolution. 55 (6): 1085–1094. doi:10.1111/j.0014-3820.2001.tb00628.x. PMID 11475044. S2CID 24451062.
  11. ^ Bank C, Bürger R, Hermisson J (July 2012). "The limits to parapatric speciation: Dobzhansky-Muller incompatibilities in a continent-island model". Genetics. 191 (3): 845–63. doi:10.1534/genetics.111.137513. PMC 3389979. PMID 22542972.
  12. ^ Welch, John J. (June 2004). "Accumulating Dobzhansky-Muller Incompatibilities: Reconciling Theory and Data". Evolution. 58 (6): 1145–1156. doi:10.1111/j.0014-3820.2004.tb01695.x. ISSN 0014-3820. PMID 15266965. S2CID 34184762.