Waarom zijn sommige hybriden levensvatbaar en andere niet? Het is bekend dat dit afhangt van de vadersoort en de moedersoort. Nieuw onderzoek bij twee verwante kikkersoorten toont de invloed van moeder- en vadersoorten aan:één hybride is levensvatbaar, de andere hybride sterft in vroege stadia van ontwikkeling. Wetenschappers van de Radboud Universiteit, samen met collega's uit de Verenigde Staten en Japan, publiceerden hun bevindingen op 10 januari in Natuur .

Wanneer twee verwante soorten kruisen, hun genetisch materiaal kruist, wat kan leiden tot nieuwe soorten. Maar af en toe, er is een verschil in het nageslacht, afhankelijk van welke van de twee soorten de moeder is en welke de vader. Een bekend voorbeeld van een hybride is een muilezel, het nageslacht van een mannelijke ezel en een vrouwelijk paard. Andersom, het nageslacht van een vrouwelijke ezel en een mannelijk paard is een ander dier - een hinnik. Het maakt dus verschil welke soort de vader is en welke de moeder.

Eén hybride is levensvatbaar, de andere hybride niet

Zowel muilezels als muilezels zijn onvruchtbaar, omdat ezels en paarden een verschillend aantal chromosomen hebben, de eiwitstructuren waarop genetisch materiaal aanwezig is. gisten, planten, vissen en amfibieën (in tegenstelling tot zoogdieren) kunnen, echter, vruchtbare hybriden produceren. Hoogleraar Moleculaire Ontwikkelingsbiologie Gert Jan Veenstra zegt:"Bijvoorbeeld, bij kikkers kan een verdubbeling van chromosomen voorkomen, waarin de hele set chromosomen van de vader en de moeder wordt doorgegeven aan de volgende generatie."

Echter, er is nog een probleem:sommige hybriden zijn niet levensvatbaar, terwijl het kruisen andersom is. De embryo's zijn genetisch identiek, maar er is een verschil in levensvatbaarheid, afhankelijk van de vadersoort en de moedersoort. Veenstra zegt, "Hoewel het van vitaal belang is voor de evolutie, de mechanismen van levensvatbare en niet-levensvatbare hybriden zijn tot op heden onbekend."

Het kruisen van de Afrikaanse en Westerse klauwkikker

De wetenschappers toonden dit fenomeen aan in onderzoek met twee verwante kikkersoorten:Xenopus tropicalis en Xenopus laevis (ook bekend als de westerse en Afrikaanse klauwkikkers, respectievelijk). Wanneer een vrouwelijke Afrikaanse klauwkikker wordt gekruist met een mannelijke westerse klauwkikker, de embryo's zijn levensvatbaar. Echter, andersom, het kruisen van een mannelijke Afrikaanse klauwkikker en een vrouwelijke westerse klauwkikker leidt tot embryo's die in de vroege stadia van ontwikkeling sterven. Waarom dat is, bleef onduidelijk.

De onderzoekers rapporteren wat er mis ging tijdens deze kruising:de maternale moleculaire machinerie van de westerse klauwkikker kan de vaderlijke chromosomen van de Afrikaanse klauwkikker niet volledig herkennen. Twee specifieke stukken van de vaderlijke chromosomen zijn onverenigbaar met de moedercel, en zo wordt de scheiding van de chromosomen tijdens de celdeling verstoord. Deze cellen missen nu een groot aantal belangrijke genen, zoals genen voor metabolisme, en dus snel dood.

Dit toont aan dat er een sterke asymmetrie is als het gaat om hybriden, afhankelijk van de vadersoort en de moedersoort. "Deze bevindingen zijn belangrijk, omdat dit type hybride in de natuur aanwezig is en in sommige gevallen tot nieuwe soorten leidt. Als er nieuwe soorten ontstaan, er lijkt een overgangsperiode te zijn:nauw verwante soorten kunnen levensvatbare nakomelingen voortbrengen, maar als de chromosomen niet langer compatibel zijn, leidt dit tot asymmetrische resultaten van kruisingen. Wanneer soorten verder uit elkaar gaan, kruising leidt niet langer tot levensvatbare nakomelingen. We laten hier het cellulaire mechanisme achter dit fenomeen zien, ’ zegt Gert-Jan Veenstra.

De levensvatbare hybride van een mannelijke Westerse klauwkikker en een vrouwelijke Afrikaanse klauwkikker onthulde ook een moleculair mechanisme:parasitaire DNA-elementen (transposons) worden geactiveerd in een van de genomen. Veenstra zegt, "Het immuunsysteem van de vrouw is niet bedraad om de transposons van de vader te herkennen en onderdrukt ze daarom niet. parasitaire DNA-elementen kunnen nu een nieuwe rol vervullen:ze kunnen fungeren als regulerend DNA dat de genactiviteit beïnvloedt. Dit kan een grote invloed hebben op de vorming en kenmerken van een nieuwe soort." Deze bevindingen zijn gepubliceerd in Genoombiologie (Elurbe et al, 2017).