iPon Cikkek

Hibridek az Északi-sarkvidéken

Dátum | 2014. 06. 08.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

2010 szeptemberében történelmi jelentőségű találkozásra került sor az Északi-sarkvidéken: hosszú idő után először találkozott össze egymással egy csendes-óceáni és egy atlanti-óceáni illetőségű grönlandi bálna. A faj tagjai megtévesztő magyar nevük ellenére nem kizárólag Grönland környékén élnek, hanem többfelé is előfordulnak az északi félteke hidegebb vizeiben. A két állat 2010 tavaszán indult útjára, amikor a sarki jég éves olvadása megkezdődött. A 15 méteres bálnák egyike az Alaszkától északra található Beaufort-tengerből indult, a másik pedig a grönlandi Baffin-öbölből kezdett észak felé úszni, hogy belakmározzon a melegedő sarki vizek planktonkészleteiből. Ahogy a nyár telt és a jégtakaró olvadt, egyre közelebb kerültek egymáshoz. Az állatok haladását egy kanadai és egy amerikai kutatócsoport figyelte műholdak segítségével. A bálnák végül összetalálkoztak, és két hetet töltöttek együtt, mielőtt visszaindultak volna saját hazai vizeik felé. Hasonló találkozásra a fosszilis bizonyítékok alapján legalább 10 ezer éve nem került sor a két óceán bálnái között. Az utóbbi 40 évben a sarkvidék átlaghőmérséklete majdnem 2 °C-kal lett melegebb, ami több mint duplája az ugyanerre az időszakra globálisan számított melegedés mértékének. Az éghajlat változásával olyan állatok kerülnek kapcsolatba egymással, amelyek több tízezer éve nem találkoztak, vagy sosem éltek együtt. Grizzly medvék bukkannak fel a jegesmedvék területein, a lazacok és a tőkehalak pedig egyre északabbra költöznek a vizek melegedésének eredményeként. A jég olvadásával az északi sarkvidék állati forgalma jelentősen megnövekedni látszik, így nagyobb eséllyel találkoznak össze egymással olyan fajok, amelyek tagjai képesek együtt utódokat létrehozni. A hibridizáció fellendülése már meg is kezdődött. Az első grizzly-jegesmedve hibridet 2006-ban dokumentálták, az állat genomjának elemzése azonban feltárta, hogy már anyja is hibrid volt, vagyis a jelek szerint a fajok keveredése jóval korábban megkezdődött, minthogy azt az ember észrevette volna. 2009-ben a Nemzeti Tengeriemlős Laboratórium egyik biológus munkatársa egy lehetséges simabálna-grönlandi bálna hibridet fotózott le a Bering-tengerben. És ez még csak a kezdet. Brendan Kelly, az amerikai Nemzeti Tudományos Alapítvány ökológusa és kollégái vizsgálata szerint az általuk tanulmányozott 22 sarkvidéki és közel sarkvidéki faj között összesen 34 lehetséges kereszteződés valósulhat meg a genetikai sajátosságok és a földrajzi elhelyezkedés alapján.
A hibridizációnak azonban megvan a maga ára, hiszen eredményeként a sarkvidék hosszú idő alatt kialakult biológiai diverzitása fokozatosan felszámolódhat. Hogy pontosan mely gének tűnnek majd el, az egyelőre nem lehet tudni, mivel a régió olyan gyorsasággal változik, hogy senki sem képes megjósolni, mely jellegzetességek lesznek a legfontosabbak a túléléshez mondjuk a medvehibridek esetében. Két jól adaptálódott faj közös utódai változatos génkészletből „válogathatnak”, így jó esélyekkel indulnak neki a változó világnak. Ugyanakkor Kelly szerint a hibridek genetikai tökéletlensége veszélybe sodorhatja saját maguk és szülőfajaik jövőjét is. A fokozott kereszteződés így könnyen a populáció létszámának csökkenését, és kihalását vonhatja maga után. A hibrid fajok jellemzően nagy környezeti változások idején bukkannak fel az evolúció színpadán. Valamilyen fizikai akadály megszűnésével keveredni kezdenek a korábban egymástól függetlenül fejlődő állatcsoportok, és köztük lesznek olyanok is, amelyek kellően hasonlítanak egymásra genetikailag ahhoz, hogy életképes utódokat hozzanak létre. Amikor például 13 ezer évvel ezelőtt, az utolsó jégkorszak végén az észak-európai gleccserek visszahúzódtak, Olaszországtól északra összetalálkozott egymással két lepkefaj, és kereszteződésükből létrejöttek a ma is élő nagy ökörszemlepkék. Az emberi evolúció sem volt mentes a hibridizációtól, és saját történetünk azt is megmutatja, milyen veszélyei lehetnek a fajok keveredésének. Amikor őseink 37−85 ezer évvel ezelőtt elhagyták Afrikát és megkezdték Európa meghódítását, több neandervölgyi közösséggel is összetalálkoztak. A két faj (vagy alfaj) fejlődése nagyjából 550 ezer évvel korábban vált külön, minden jel arra mutat azonban, hogy képviselőik kellően hasonlóak maradtak ahhoz, hogy sikeresen szaporodjanak egymással. Ennek a hibridizációnak a mai napig megvan a nyoma genomunkban, amelynek a kutatások szerint 2 százaléka származik közvetlenül neandervölgyi rokonainktól.
Az átvett gének számánál azonban sokkal érdekesebb, hogy ezek milyen feladatokat látnak el. Az utóbbi időszakban több olyan tanulmány is megjelent, amely megerősíti, hogy a neandervölgyiektől vettük át például a bőr és haj színének alakulását szabályozó géneket. Ez tulajdonképpen logikus is, hiszen rokonainknak jóval hosszabb idő állt rendelkezésükre ahhoz, hogy alkalmazkodjanak Európa hidegebb klímájához, mint az Afrikából éppen csak távozó modern embernek. A természetes szelekció során tehát érthető módon a neandervölgyi jellegek továbbörökítése volt az előnyösebb, így az ezeket hordozó hibridek jobb esélyekkel érték meg saját génjeik átörökítését. Érdekes módon azonban a neandervölgyi gének gyakorlatilag teljesen hiányoznak a mai férfiak X kromoszómájáról, ami annak a jele, hogy hibrid hímek legtöbbje nemzésképtelen lehetett. Két hibridnek tehát nem nagyon lehetett utódja, így egy harmadik, kevert faj nem tudott kialakulni, hanem a Homo sapiens sapiens mindössze begyűjtött néhány hasznosnak bizonyuló gént a neandervölgyi embertől, mielőtt ez utóbbi faj teljesen eltűnt volna. A hibridizáció balul sikerült eredményei között az utód sterilitása csak egy a sok közül. A szülők génkészletének keveredése során ugyanis nem feltétlenül a legjobb tulajdonságok kombinálódnak össze, így sokféle „hibás” végeredmény születhet, amennyiben egyáltalán világra képes jönni utód. A hibridizáció sikerének első és legfontosabb feltétele, hogy a két érintett faj tagjai fizikailag képesek legyenek egymással párosodni. Ha ez megtörtént, a sikeres megtermékenyítéshez a hímivarsejtnek rendelkeznie kell azokkal az enzimekkel, amelyek révén átjuthat a petesejt membránján. Ha mindez összejön, a továbbiakban zigóta génállományán áll vagy bukik minden. Ha a két genom kombinációjaként létrejövő génkészlet alkalmas arra, hogy minden létfontosságú funkciót ellásson, életképes utód születhet. Minden azon múlik, hogy a különféle eredetű gének mennyire képesek együttműködni, mondja Adam Porter, a Massachusettsi Egyetem evolúciós biológusa.
Ha a szülők ugyanazon faj tagjai, a zigóta génjei szinkronban működnek. Fehérjéket építenek fel, amelyek gondoskodnak a sejt különféle folyamatainak végrehajtásáról. A sejt osztódni és differenciálódni kezd, majd lassan kialakulnak a különböző szervek. Eltérő fajokból származó szülők esetén azonban nem feltétlenül lesz teljes a harmónia a gének működése közt. Egymást gátló vagy egymással versengő gének kerülhetnek egyazon genomba, ami nagyon felboríthatja a rendszert. A hibrid éppen ezért sok esetben sosem lép túl a zigóta állapoton, vagy ha fejlődésnek is indul, idővel végzetes defektusokra tesz szert. Ami az emlősöket illeti, a hibridizáció különösen kedvezőtlenül érinti a hímeket. A probléma gyökerét elsőként a brit J. B. S. Haldane fogalmazta meg 1922-ben. Mivel az emlős hímek csak egy darab, anyjuktól örökölt X kromoszómát hordoznak, a hibridek esetében azok a gének, amelyek ezen a kromoszómán foglalnak helyet, kisebb eséllyel lesznek kompatibilisek a másik fajból származó apától eredő génkészlettel. A nőstények ezzel szemben mindkét szülőtől örökölnek egy-egy X kromoszómát, így bennük nagyobb valószínűséggel alakulhat ki egy működőképes rendszer. A hímek közti versengés eredményeként ráadásul a hím nemi szervek evolúciója általában jóval gyorsabb, mint más szerveké. Ennek következtében az egymással közeli rokonságban álló fajok esetében is jelentős eltérések lehetnek a hímek reprodukciós rendszerében. Ha tehát két rokon faj tagjai hím utódot nemzenek, nagy kockázata van annak, hogy a két eltérő génkészletből nem fognak működőképes nemi szervek kialakulni, vagyis az utód életképes lesz ugyan, de szaporodni nem fog tudni. A jegesmedvék és grizzlyk genetikai szinten kompatibilisek egymással, hibridjeik mégis viszonylag ritkának számítanak, holott ahogy már említésre került, a két faj régebb óta keveredik, mint a kutatók gondolták. Robert Rockwell, az Amerikai Természettörténeti Múzeum ökológusa szerint ennek az lehet az oka, hogy hibridizációt viselkedési faktorok is akadályozzák: a két medvefaj tagjai az esetek nagy részében egyáltalán nem érdeklődnek egymás iránt.
A medvék jelenleg két fő régióban, Manitoba északi részén, illetve Alaszka északi partjainál érintkeznek egymással. A látszólagos érdektelenség egyik oka az lehet, hogy a felnőtt jegesmedvék hímjei nagyjából négyszer annyit nyomnak, mint egy nőstény grizzly. Ebben a leosztásban pedig könnyen előfordulhat, hogy a nőstény potenciális párból vacsorává válik. A jegesmedvék ráadásul hagyományosan a tengeri jégmezőkön párosodnak, a grizzlyk pedig ilyen távolra általában nem merészkednek el. A jegesmedvék hagyományos párkeresési viselkedése ugyanakkor elő is segítheti a hibridizációt, a domináns jegesmedvék ugyanis a szárazföld felé űzik gyengébb társaikat, ahol ez utóbbiak összetalálkoznak a nőstény grizzlykkel. Rockwell a saját szemével is tanúja volt olyan eseteknek, amikor a grizzlyk célzottan olyan helyeken várakoztak, ahol a gyengébb jegesmedvék általában felbukkannak. A széles körű hibridizáció legnagyobb akadályát azonban a két faj alacsony egyedszáma jelenti. Egyszerűen egyik medvéből sincs elég ahhoz, hogy a hibridek születése gyakori eseménnyé válhasson. Ahogy azonban az éghalat melegszik, egyre több területen kerülnek átfedésbe a két faj élőhelyei, így a találkozások is gyakoribbá válnak majd. Elképzelhető, hogy a hosszasabb együttélés a neandervölgyiekhez hasonló sorshoz, vagyis az egyik faj kihalásához vezet majd, ugyanakkor az is lehetséges, hogy egy harmadik faj alakul ki a hibridekből. Ez fajta fejlődés a legtöbb esetben a két szülőfaj eltűnéséhez vezet, hiszen az újabb és újabb hibridek egyre könnyebbé teszik a kereszteződést, így a két eredeti faj gyakorlatilag összeolvad, több tízezer év evolúciós folyamatai téve semmissé. A hibridizációs folyamatok kimenetelétnek megjóslását bonyolítja az a tény, hogy a kereszteződés genetikai korlátairól nagyon keveset tudunk. Az európai cickányfajok egyes képviselői például annak ellenére is képesek egymással párosodni, hogy kromoszómáik elrendezése jelentősen eltér. Az egerekkel genetikailag hasonló a helyzet, esetükben azonban a rokon fajok nem képesek hibrideket létrehozni. A tengeri emlősök kromoszómáinak száma és elrendezése ugyanakkor a jelek szerint nagyon lassan változik, így egészen régen különvált fajok tagjai is képesek egymással utódokat nemzeni.
Hogy mindez mit eredményez az Északi-sarkvidék élővilágában, az egyelőre nyitott kérdés. Az élőhelyek nagyon gyorsan változnak, és a hibridek sikeressége azon múlik, hogy mennyire képesek alkalmazkodni az új körülményekhez. Alapesetben egy új élőhelyhez való tökéletes adaptálódáshoz több mint ezer generációnyi időre van szükség. A környezet gyors változása azonban az evolúció óráját is felpörgeti, magyarázza Kelly. Mindössze pár generáció alatt eldől, hogy az adott csoportnak sikerül-e alkalmazkodnia, vagy belepusztulnak a próbálkozásba. A hibridizáció tehát nagyon kockázatos, sok szempontból kizárólag a vak szerencsén múlik, hogy sikerül-e éppen olyan kevert egyedeket létrehozni, amelyeknek van esélyük a túlélésre. A sarkvidéki fajok jelentős része ráadásul erősen veszélyeztetett, így a keveredés mindenképpen súlyos következményekkel jár majd, hiszen könnyen az egyik vagy mindkét faj kipusztulásához vezethet. A jól átgondolt és szabályozott hibridizáció viszont bizonyos esetekben akár segíthet is egy-egy faj megmentésében. A kilencvenes évek elejére összesen 25 vadon élő példány maradt meg a floridai puma nevű alfajból. Az ilyen apró populációkban a génkészlet korlátozottsága miatt gyakorivá válnak a betegségek és a fejlődési rendellenességek, így külső beavatkozás nélkül ezeknek az állatcsoportoknak gyakorlatilag semmi esélyük a túlélésre. A szakértők ezért érdekes lépésre szánták el magukat: befogtak 8 texasi nőstény pumát, és áttelepítették őket a floridai pumák élőhelyére. A kísérlet sikerrel zárult: napjainkban a pumapopuláció már 160 egyedet számlál, és ugyan az alfaj tisztasága immár nem mondható teljesnek, a génkészlet nagy részét sikerült megmenteni az akcióval. A szakértők többsége úgy gondolja, hogy a sarkvidéken inkább negatív következményei lesznek a fajok keveredésének. Az eleve alacsony egyedszámú, erősen specializálódott fajokat különösen erősen sújtja a környezet gyors változása. A hibridizáció tehát csak tovább növeli kockázatot egy olyan helyzetben, amely eleve nagyon ingatag volt.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

10. kiskoller
2014.06.08. 10:10
". Ha mindez összejön, a továbbiakban zigóta génállományán minden."

Hiba csúszott a szerkesztésbe, kéretik javítani A mondat az 1. oldal utolsó bekezdésében található.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2014.06.08. 16:36
Köszi, javítva.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
8. Terror
2014.06.08. 17:04
Érdekes cikk, köszi.

(első oldal utolsó előtti bekezdésében Y kromoszómáról van szó X helyett)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. cheatergs
2014.06.08. 18:05
Nem világos, hogy miért fedné egymást a két medve élettere. Ha ugyanis egyre északabbra merészkedik a grizzly a melegebb éghajlat miatt, akkor a jegesmedve egyre visszább húzódik ugyanezért.

A másik, hogy a hibridizációt láthatóan tragédiaként élik meg, holott én úgy tudtam, minél változatosabb egy génkészlet, annál életképesebb a faj, már csak a populációjuk megnövekedése okán is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. kiskoller cheat...
2014.06.08. 18:19
"Nem világos, hogy miért fedné egymást a két medve élettere. Ha ugyanis egyre északabbra merészkedik a grizzly a melegebb éghajlat miatt, akkor a jegesmedve egyre visszább húzódik ugyanezért."

Csak már alig van hova visszahúzodnia a jegesmedvének, ha van egyáltalán.

"A másik, hogy a hibridizációt láthatóan tragédiaként élik meg, holott én úgy tudtam, minél változatosabb egy génkészlet, annál életképesebb a faj, már csak a populációjuk megnövekedése okán is."

Tehát ha keresztezed az embert a csörgőkígyóval akkor életképesebbé teszed az emberi fajt? Bizonyos keretek között tényleg úgy van, ahogy mondod, a hibridizáció már ezen kereten kívül foglal helyet.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. CyberPunk6... cheat...
2014.06.08. 18:29
"A másik, hogy a hibridizációt láthatóan tragédiaként élik meg, holott én úgy tudtam, minél változatosabb egy génkészlet, annál életképesebb a faj, már csak a populációjuk megnövekedése okán is."

Egyáltalán nem biztos, hogy a hibrid erősebb és jobb lesz. Ráadásul sok esetben ugye nem is szaporítóképes. Ez egy alacsony darabszámú faj esetében azt jelenti, hogy az a nőstény, egy csomó időt és energiát áldoz egy olyan egyed megszülésére és felnevelésére, amelyik utána nem fog szaporodni. Pedig ha nem hibridet hozott volna a világra, akkor egy újat a saját fajából, ami szaporodóképes, így növelve a hasznos populációt.

Ha holnap minden nőstényt egy másik fajbeli termékenyítene meg, akkor ki is halna a két faj.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Szefmester cheat...
2014.06.08. 21:53
Egy olyan fajnál ahol az álcázó szín elveszhet a hibridizációban ott problémássá válhat a túlélés a vadászat sikerességének romlása miatt.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. tk36
2014.06.08. 23:03
Azon gondolkodtam, hogy - a cikkben is említett pumákhoz hasonlóan - mivel ezt a helyzetet mi, az ember hoztuk létre beleavatkozhatunk, beleavatkozzunk a két faj találkozásába? Tudom, hogy már megtörtént, de ...

Érdekes, izgalmas cikk. Köszönöm.
Az első oldalon lévő fényképen az a medve egy hibrid?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. oreg0503
2014.06.10. 12:13
Szerintem az.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Jools tk36
2014.06.10. 21:38
igen, az első a hibrid, a második a jegesmedve, a harmadik meg a grizzly
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!