Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

The role of hybridization in vertebrate speciation

Alternativ tittel: Rollen som hybridisering i vertebrat-spesiering

Tildelt: kr 2,3 mill.

Når individer av to nært beslektede arter parrer seg, hender det at det blir født levedyktige hybrider. Blant dyr finner vi fremtredende eksempler som muldyr, hybriden mellom hester og esler, "ligers", hybrider mellom løver og tigre, eller "pizzlies", hybrider mellom isbjørner og grizzlybjørner. Men disse hybrider er vanligvis ikke fruktbare, noe som betyr at de ikke kan få avkom selv. Derfor er hybridisering ofte sett på som en evolusjonær blindvei; den genetiske blandingen av hybrider kan ikke videreføres til neste generasjon. Men dette er ikke alltid tilfelle. I andre arter, som Darwins finker og spurver, har genetikere observert at hybrider var i stand til å reprodusere videre med andre hybrider og danne en ny art: en hybridart. Selv mennesker bærer genetisk materiale som de fikk for mange tusen år siden gjennom hybridisering med neandertalere og andre fortidsmennesker. Dessuten, det har blitt vist at dette genetiske materialet kan være gunstig, og at det bidrar for eksempel til tibetanernes evne til å overleve i høye høyder. Således var hybridisering klart mer enn bare en evolusjonær blindvei i disse tilfellene. Men hybridiseringens generelle rollen er så langt svært dårlig forstått: Er Darwins finker, spurver og mennesker unntak, og er hybridisering en evolusjonær blindvei for de fleste andre arter? Eller er disse rapporterte sakene bare "toppen av isfjellet" og hybridisering er generelt en viktig kraft i utviklingen av dyr? Dette er spørsmålet som nå behandles i dette forskningsprosjektet, ved å bruke genetiske sekvensdata fra ulike vertebratgrupper og state-of-the-art inferansemetoder. Denne undersøkelsen krever mangefasetterte komponenter, inkludert et pålitelig tre av virveldyr, robust metodikk for å tidskalibrere dette treet, og en metode for å estimere hybridiseringsgraden blant arter. Disse komponentene har fortsatt blitt utviklet og modnet i løpet av det andre året av dette prosjektet. Genetiske datasett er blitt samlet, og sjeldne prøver av de siste gjenværende virveldyrfamiliene uten tilgjengelig genetisk informasjon er hentet fra museer over hele verden. Dessuten, til tross for forsinkelser som følge av stenging av det genetiske laboratoriet på grunn av coronavirus, har DNA nå blitt utvunnet med suksess fra disse gamle prøvene og er i ferd med å konverteres til genetisk informasjon. Dette betyr at et komplett tre av virveldyr nå for første gang er innen rekkevidde. I tillegg er både den nødvendige robuste metoden for å tidskalibrere trær og metoden for å estimere hybridiseringsgraden utviklet og testet, og har allerede blitt akseptert for publisering ved internasjonale vitenskapelige tidsskrifter. Det er således duket for en vellykket videreføring av prosjektet. I februar 2021 har lederen for dette prosjektet akseptert en stilling som førsteamanuensis i Vertebrate Zoology ved Naturhistorisk museum, Oslo. Hans forskningsfokus vil fortsatt være på hybridisering og spesiering hos virveldyr, noe som betyr at prosjektet kan fortsettes sømløst i denne nye posisjonen.

The achieved outcomes are in the form of new methodology for phylogenetic divergence-time estimation and for tests of past hybridization with genomic data, genomic resources for rare vertebrate families, a database of vertebrate fossil information, and insights into the processes that regulate introgression in hybridizing species. While the family-level phylogeny of vertebrates has not been completed yet due to the shortened FRIPRO mobility fellowship, the new position and workplace of the project leader (since February 2021) will allow him in an ideal way the continuation and successful completion of the project as planned.

In this interdisciplinary research project, I will address a fundamental question in evolutionary biology: Does hybridization slow down and reverse speciation, or is it in fact a driver for speciation? While the former view has traditionally been assumed and is reflected in most biology textbooks, recent genomic investigations have uncovered traces of past hybridization in many lineages, including some of the most rapidly diversifying groups of species. Consequently, it has been argued that hybridization may in fact facilitate speciation by providing potentially adaptive genetic variation that allows not only intermediate but also transgressive phenotypes. As hybridization occurs more frequently between recently diverged species, a positive effect of hybridization on speciation would be expected to manifest itself in a time-variable speciation rate that declines with species age. This type of age-dependent speciation rate has recently been inferred on a macroevolutionary scale; however, whether this age-dependent speciation is linked to hybridization is so far unknown. The proposed research is therefore designed to test this hypothesis, through a comparison of the degree to which speciation is age dependent and the amount of hybridization observed in vertebrate families. To this end, I will construct the first complete family-level phylogeny of vertebrates, which will allow a thorough analysis of speciation-rate age dependence and its variation among families. In addition, I will use available genomic data sets to test for traces of past hybridization, individually in a large number of vertebrate families. By combining these innovative approaches, this project will allow the first assessment of the general role of hybridization as a putative driver of speciation, and thus promises fundamental insights into the process responsible for all of Earth's biodiversity.

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder