Chapter 30: Speciation and Diversity

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30.5:

Zonas Híbridas

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Hybrid Zones

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30.4: Genetics of Speciation

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As zonas híbridas são áreas coabitadas por duas espécies intimamente relacionadas e que se cruzam. Por exemplo, sapos barriga-de-fogo e barriga amarela às vezes se cruzam em regiões onde seus habitats se sobrepõem. A prole desse acasalamento de pares são chamados de híbridos.Com o tempo, uma zona híbrida pode impactar as espécies envolvidas em três maneiras diferentes:reforço, estabilidade ou fusão. O reforço fortalece as barreiras reprodutivas, diminuindo a incidência de híbridos. Por exemplo, as populações geograficamente separadas de machos papa-moscas malhado e colarinho têm plumagem semelhante.No entanto, em uma zona híbrida entre as duas espécies, os machos desenvolveram colorações de plumagem distintas que seguramente atraem fêmeas de sua espécie. Quando híbridos ocasionalmente se formam, as fêmeas resultantes são estéreis e os machos lutam para atrair companheiras. O condicionamento físico reduzido dos papa-moscas híbridos e a barreira reprodutiva entre os malhados e os de colarinho reforça assim a divergência entre papa-moscas.A fusão envolve o enfraquecimento das barreiras reprodutivas até que duas espécies se tornem uma. Ciclídeas fêmeas do Lago Vitória por exemplo, preferem acasalar com machos da mesma espécie que exibem uma cor particular. No entanto, a obscuridade do lago, as condições de poluição da água, reduzem a habilidade dos ciclídeos fêmeas em diferenciarem entre os machos da mesma espécie e aqueles de espécies intimamente relacionadas.A aptidão dos ciclídeos híbridos não foi fortemente afetada, e a fraca barreira reprodutiva entre as espécies de ciclídeos no final das contas rendeu uma única espécie através da fusão. A estabilidade ocorre quando os híbridos continuam a sobreviver e se reproduzir. Por exemplo, na zona híbrida entre sapos de barriga amarela e sapos barriga-de-fogo, sapos híbridos continuam a existir apesar de serem menos aptos do que qualquer uma das espécies de seus pais.Uma vez que barreiras reprodutivas não são fortes o suficiente para prevenir híbridos ou fracas o suficiente para permitir a fusão em uma única espécie, híbridos continuam a existir de forma estável. As zonas híbridas influenciam, os resultados da especiação testando as barreiras de reprodução entre espécies estritamente relacionadas. Dependendo da aptidão dos híbridos, as zonas híbridas podem reforçar as barreiras reprodutivas entre espécies, fundir ou estabilizar espécies.

30.5:

Zonas Híbridas

Zonas híbridas são regiões estreitas onde duas espécies intimamente relacionadas interagem, acasalam e produzem híbridos. Em relação às suas espécies parentais, os híbridos podem possuir diferenças fenotípicas ou genéticas distintas que impactam a sua sobrevivência e sucesso reprodutivo. As variações genéticas introduzidas pela hibridização influenciam os processos de diversidade e especiação das espécies dentro da zona híbrida.

Fluxo genético e seleção natural são mecanismos evolutivos que moldam o resultado de uma zona híbrida. O fluxo genético distribui, homogeniza e preserva a variação genética entre as populações, enquanto que a seleção natural reduz a variação genética favorecendo apenas os indivíduos mais aptos em uma população. Assim, se surgir uma barreira ao intercâmbio genético, a população isolada torna-se mais distinta ou diverge.

No entanto, se essa barreira quebrar, a população e a sua contraparte anteriormente isolada podem cruzar-se e produzir híbridos. Dependendo da aptidão dos híbridos, as populações podem: (1) reduzir o fluxo genético dos híbridos reforçando a seleção contra híbridos, (2) promover o fluxo genético dos híbridos, fazendo com que as populações parentais e híbridas se fundam, ou (3) preservar o fluxo genético, permitindo que as populações parentais e híbridas existam.

As zonas híbridas seguem o contacto primário ou secundário entre espécies. A maioria das zonas híbridas são o resultado de contacto secundário, onde duas populações geograficamente separadas restabelecem o fluxo genético. O contacto primário, embora menos comum, envolve a seleção natural entre populações vizinhas dentro de uma faixa geográfica compartilhada. Uma vez que o contacto primário e secundário produzem resultados genéticos e fenotípicos semelhantes, os dois são difíceis de distinguir.

Os cientistas podem observar a frequência de um gene ou fenótipo, ou variação clinal, através de uma área geográfica. As frequências podem mudar abruptamente na zona híbrida, criando uma variação clinal escalonada. Por exemplo, a frequência de genes específicos para sapos de barriga de fogo diminui de quase 100% na sua faixa geográfica para 50% na zona híbrida para 0% dentro da faixa de sapos de barriga amarela. As variações clinais refletem o fluxo genético ou a seleção natural que afetam populações que cruzam entre si.

Zonas híbridas são laboratórios naturais para estudar os mecanismos e processos envolvidos na divergência e especiação. A hibridização cria variação genética que produz novas adaptações e, portanto, diversidade de espécies. Os cientistas podem analisar múltiplas variações clinais para caracterizar o fluxo genético e a seleção natural que ocorrem dentro de uma zona híbrida. Esse conhecimento permite que os cientistas estimem melhor como diferentes fatores impactam espécies e populações.

Leitura Sugerida

Elgvin, Tore O., Cassandra N. Trier, Ole K. Tørresen, Ingerid J. Hagen, Sigbjørn Lien, Alexander J. Nederbragt, Mark Ravinet, Henrik Jensen, and Glenn-Peter Sætre. 2017. “The Genomic Mosaicism of Hybrid Speciation.” Science Advances 3 (6): e1602996. [Source]

Blanckaert A, Bank C. 2018. “In search of the Goldilocks zone for hybrid speciation.” PLoS Genet 14 (9): e1007613. [Source]