Успешность размножения межвидовых гибридов: пониженная плодовитость в гибридогенной популяции сорок (Pica pica × Pica serica, Aves)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Данные об успешности размножения гибридов, получаемые путем прямых наблюдений в природе, принципиально важны для понимания причин нарушения видовых репродуктивных барьеров и прогнозирования судьбы гибридогенных популяций. В формирующейся на наших глазах зоне вторичного контакта между евразийской сорокой Pica pica и восточной сорокой Pica serica происходит ограниченная гибридизация, обнаруженная нами ранее по анализу однонуклеотидного полиморфизма ядерной ДНК. В данной работе представлен сравнительный анализ состава 119 гнездящихся пар и содержимого 89 гнезд в гибридогенной популяции P. p. leucoptera х P. s. jankowskii Северо-Восточной Монголии, в молодой зоне контакта в Восточном Забайкалье и относительно чистых популяциях P. p. leucoptera Центрального Забайкалья и P. s. jankowskii Северо-Восточного Китая. В гибридогенной популяции Монголии обнаружены достоверно повышенные доли полностью нежизнеспособных кладок, а также кладок с отдельными нежизнеспособными яйцами по сравнению с показателями относительно чистых популяций P. p. leucoptera и P. s. jankowskii. В Восточном Забайкалье идет менее интенсивная гибридизация, доля полностью нежизнеспособных кладок и кладок с частью мертвых яиц значительно ниже, чем в Монголии. Рассмотрены возможные механизмы генетической несовместимости и нарушения постзиготической изоляции. Обсуждены перспективы дальнейшей судьбы зоны контакта ареалов сорок с учетом отбора против гибридизации, в том числе вероятность усиления различий по видоспецифической звуковой коммуникации. Возможно формирование здесь мозаичной гибридной зоны с признаками “зоны напряжения”. Уникальная ситуация формирующейся зоны контакта и гибридизации двух молодых видов сорок нуждается в мониторинге, как дополнение и продолжение геномных исследований.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. П. Крюков

ФНЦ Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alex.p.kryukov@gmail.com
Россия, 690022, Владивосток, пр. 100 лет Владивостоку, 159

О. А. Горошко

Государственный природный биосферный заповедник “Даурский”; Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН

Email: oleggoroshko@mail.ru
Россия, 674480, Забайкальский край, с. Нижний Цасучей, ул. Комсомольская, 76; 672014, Забайкальский край, Чита, ул. Hедорезова, 16А

Список литературы

  1. Горошко О.А., 2018. Экспансия сороки Pica pica (Linnaeus, 1758) в Забайкалье и Амурской области // Современные проблемы орнитологии Сибири и Центральной Азии: Мат-лы 6-й Междунар. орнитол. конф. Иркутск: ИНЦХТ. С. 62–64.
  2. Горошко О.А., Крюков А.П., Лю Сонтао, Доу Хуашань, Базыр-оол Б.К., 2018. О распространении, подвидовой принадлежности и таксономическом статусе сорок (Pica pica) в бассейне реки Хайлар-Аргунь (северо-восточный Китай и Забайкалье, Россия) // Байкальский зоол. журн. № 2 (23). С. 38–45.
  3. Майр Э., 1968. Зоологический вид и эволюция. М.: Мир. 597 с.
  4. Рубцов А.С., 2021. Состав пар, биотопические предпочтения и относительная продолжительность жизни птиц в гибридной популяции обыкновенной (Emberiza citrinella) и белошапочной (Emberiza leucocephalos) овсянок (Passeriformes, Emberizidae) на Алтае // Зоол. журн. Т. 100. № 11. С. 1276–1287. https://doi.org/10.31857/S0044513421090075
  5. Рустамов А.К., 1954. Семейство вороновые // Птицы Советского Союза. Т. 5 / Под ред. Дементьева Г.П., Гладкова Н.А. М.: Советская наука. С. 13–105.
  6. Соколов В.Е., Васильева Н.Ю., 1993. Гибридологический анализ подтверждает видовую самостоятельность Phodopus sungorus (Pallas, 1773) и Phodopus campbelli (Thomas, 1905) // ДАН. Т. 332. № 1. С. 120–123.
  7. Штегман Б.К., 1932. Вороновые птицы. Птицы СССР. Определители по фауне СССР, издаваемые Зоол. ин-том АН. Т. 6. Л.: Изд-во АН СССР. 32 с.
  8. Abbott R., Albach D., Ansell S., Arntzen J.W., Baird S.J.E., et al., 2013. Hybridization and speciation // J. Evol. Biol. V. 26. № 2. P. 229–246. https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2012.02599.x
  9. Abbott R.J., Barton N.H., Good J.M., 2016. Genomics of hybridization and its evolutionary consequences // Mol. Ecol. V. 25. № 11. P. 2325–2332. https://doi.org/10.1111/mec.13685
  10. Anderson B.W., Daugherty R.J., 1974. Characteristics and reproductive biology of grosbeaks (Pheucticus) in the hybrid zone in South Dakota // Wilson Bull. V. 86. № 1. P. 1–11.
  11. Baker M.C., Boylan J.T., 1999. Singing behavior, mating associations and reproductive success in a population of hybridizing Lazuli and Indigo Buntings // Condor. V. 101. № 3. P. 493–504.
  12. Barton N.H., Hewitt G.M., 1985. Analysis of hybrid zones // Ann. Rev. Ecol. Syst. V. 16. P. 113–148.
  13. Bronson C.L., Grubb T.C., Jr, Sattler G.D., Braun M.J., 2005. Reproductive success across the Black-capped Chickadee (Poecile atricapillus) and Carolina Chickadee (P. carolinensis) hybrid zone in Ohio // Auk. V. 122. № 3. P. 759–772.
  14. Campagna L., Rodriguez P., Mazzulla J.C., 2018. Transgressive phenotypes and evidence of weak postzygotic isolation in F1 hybrids between closely related capuchino seedeaters // PLoS One. V. 13. № 6. Art. e0199113. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199113
  15. Currat M., Ruedi M., Petit R.J., Excoffier L., 2008. The hidden side of invasions: Massive introgression by local genes // Evolution. V. 62. № 8. P. 1908–1920. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2008.00413.x
  16. Delport W., Kemp A.C., Ferguson J.W.H., 2004. Structure of an African red-billed hornbill (Tockus erythrorhynchus rufirostris and T. e. damarensis) hybrid zone as revealed by morphology, behavior, and breeding biology // Auk. V. 121. № 2. P. 565–586.
  17. Dobzhansky T., 1940. Speciation as a stage in evolutionary divergence // Am. Nat. V. 74. № 753. P. 312–321.
  18. Edwards S.V., Kingan S.B., Calkins J.D., Balakrishnan C.N., Jennings W.B., et al., 2005. Speciation in birds: genes, geography, and sexual selection // Proc. Natl Acad. Sci. V. 102. № 1. P. 6550–6557. https://doi.org/10.1073/pnas.0501846102
  19. Ellegren H., Smeds L., Burri R., Olason P.I., Backstrom N., et al., 2012. The genomic landscape of species divergence in Ficedula flycatchers // Nature. V. 491. P. 756–760. https://doi.org/10.1038/nature11584
  20. Gill F., Donsker D., Rasmussen P. (eds.), 2021. IOC World Bird List (v. 11.2). https://doi.org/10.14344/IOC.ML.11.2
  21. Goodwin D., 1986. Crows of the World. Seattle: Univ. Washington Press. 299 p.
  22. Grant P.R., Grant B.R., 1992. Hybridization of bird species // Science. V. 256. P. 193–197.
  23. Haldane J.B.S., 1922. Sex ratio and unisexual sterility in hybrid animals // J. Genetics. V. 12. P. 101–109.
  24. Harrison R.G., 1986. Pattern and process in a narrow hybrid zone // Heredity. V. 56. P. 337–349.
  25. Hedrick P.W., 2013. Adaptive introgression in animals: Examples and comparison to new mutation and standing variation as sources of adaptive variation // Mol. Ecol. V. 22. № 18. P. 4606–4618. https://doi.org/10.1111/mec.12415
  26. Irwin D., 2020. Assortative mating in hybrid zones is remarkably ineffective in promoting speciation // Am. Nat. V. 195. № 6. P. E150–E167. https://doi.org/10.1086/708529
  27. Kryukov A.P., Goroshko O.A., Arkhipov V.Y., Red’kin Y.A., Lee S.I., et al., 2022. Introgression at the emerging secondary contact zone of magpie Pica pica subspecies (Aves: Corvidae): Integrating data on nuclear and mitochondrial markers, vocalizations and field observations // Org. Diver. Evol. V. 22. P. 1037–1064. https://doi.org/10.1007/s13127-022-00568-6
  28. Kryukov A., Iwasa M.A., Kakizawa R., Suzuki H., Pinsker W., Haring E., 2004. Synchronic east-west divergence in azure-winged magpies (Cyanopica cyanus) and magpies (Pica pica) // J. Zool. Syst. Evol. Res. V. 42. № 4. P. 342–351. https://doi.org/10.1111/j.1439-0469.2004.00287.x
  29. Kryukov A.P., Spiridonova L.N., Mori S., Arkhipov V. Yu., Red’kin Y.A., et al., 2017. Deep phylogeographic breaks in magpie Pica pica across the Holarctic: Concordance with bioacoustics and phenotypes // Zool. Sci. V. 34. № 3. P. 185–200. https://doi.org/10.2108/zs160119
  30. Kryukov A.P., Spiridonova L.N., Tyunin A.P., Kryukov K.A., Dorda B.A., 2020. Complete mitochondrial genomes of five subspecies of the Eurasian magpie Pica pica, obtained with Oxford Nanopore MinION, and their interpretation regarding intraspecific taxonomy // Mitochondrial DNA B. V. 5. № 3. P. 3792–3793. https://doi.org/10.1080/23802359.2020.1838354
  31. Larson E.L., Vanderpool D., Sarver B.A., Callahan C., Keeble S., et al., 2018. The evolution of polymorphic hybrid incompatibilities in house mice // Genetics. V. 209. № 3. P. 845–859. https://doi.org/10.1534/genetics.118.300840
  32. Lijtmaer D.A., Mahler B., Tubaro P.L., 2003. Hybridization and postzygotic isolation patterns in pigeons and doves // Evolution. V. 57. № 6. P. 1411–1418.
  33. Liou L.W., Price T.D., 1994. Speciation by reinforcement of premating isolation // Evolution. V. 48. P. 1451–1459.
  34. Madge S., Burn H., 1999. Crows and Jays: A Guide to the Crows, Jays and Magpies of the World. L.: C. Helm. 192 p.
  35. Madge S., Christie D.A., Kirwan G.M., 2020. Oriental Magpie (Pica serica), version 1.0 // Birds of the World / Eds Billerman S.M., Keeney B.K., Rodewald P.G., Schulenberg T.S. Ithaca: Cornell Lab of Ornithology. https://doi.org/10.2173/bow.orimag1.01
  36. Maheshwari S., Barbash D.A., 2011. The genetics of hybrid incompatibilities // Annu. Rev. Genet. V. 45. P. 331–355. https://doi.org/10.1146/annurev-genet-110410-132514
  37. Mallet J., 2005. Hybridization as an invasion of the genome // Trends Ecol. Evol. V. 20. № 5. P. 229–237. https://doi.org/10.1016/j.tree.2005.02.010
  38. Mořkovský L., Janoušek V., Reif J., Rídl J., Pačes J., et al., 2018. Genomic islands of differentiation in two songbird species reveal candidate genes for hybrid female sterility // Mol. Ecol. V. 27. № 4. P. 949–958. https://doi.org/10.1111/mec.14479
  39. Mott C.L., Lockhart L.H., Rigdon R.H., 2004. Chromosomes of the sterile hybrid duck // Cytogen. Genome Res. V. 7. № 5. P. 403–412.
  40. Orr H.A., 1996. Dobzhansky, Bateson, and the genetics of speciation // Genetics. V. 144. № 4. P. 1331–1335.
  41. Osipova O.V., Soktin A.A., 2006. Bank and red vole hybridizatioin under experimental conditions // Dokl. Biol. Sci. V. 410. P. 381–383. https://doi.org/10.1134/S0012496606050103
  42. Ottenburghs J., 2023. How common is hybridization in birds? // J. Ornithol. V. 164. P. 913–920. https://doi.org/10.1007/s10336-023-02080-w
  43. Ottenburghs J., Kraus R.H., Hooft P., van, Wieren S.E., van, Ydenberg R.C., Prins H.H., 2017. Avian introgression in the genomic era // Avian Res. V. 8. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1186/s40657-017-0088-z
  44. Price T.D., Bouvier M.M., 2002. The evolution of F1 postzygotic incompatibilities in birds // Evolution. V. 56. № 10. P. 2083–2089.
  45. Sætre G.P., Král K., Bures S., Ims R.A., 1999. Dynamics of a clinal hybrid zone and a comparison with island hybrid zones of flycatchers (Ficedula hypoleuca and F. albicollis) // J. Zool. V. 247. № 1. P. 53–64.
  46. Sætre G.P., Moum T., Bureš S., Krá M., Adamjan M., Moreno J., 1997. A sexually selected character displacement in flycatchers reinforces premating isolation // Nature. V. 387. № 6633. P. 589–592.
  47. Servedio M.R., Noor M.A., 2003. The role of reinforcement in speciation: theory and data // Ann. Rev. Ecol. Evol. Syst. V. 34. № 1. P. 339–364. https://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.34.011802.132412
  48. Song G., Zhang R., Alström P., Irestedt M., Cai T., et al., 2018. Complete taxon sampling of the avian genus Pica (magpies) reveals ancient relictual populations and synchronous Late-Pleistocene demographic expansion across the Northern Hemisphere // J. Avian Biol. V. 49. № 2. Art. e01612. https://doi.org/10.1111/jav.01612
  49. Torgasheva A.A., Borodin P.M., 2016. Cytological basis of sterility in male and female hybrids between sibling species of grey voles Microtus arvalis and M. levis // Sci. Rep. V. 6. Art. 36564. https://doi.org/10.1038/srep36564
  50. Turner T.L., Hahn M.W., Nuzhdin S.V., 2005. Genomic islands of speciation in Anopheles gambiae // PLOS Biol. V. 3. № 9. Art. e285. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030285
  51. Walsh J., Billerman S.M., Rohwer V.G., Butcher B.G., Lovette I.J., 2020. Genomic and plumage variation across the controversial Baltimore and Bullock’s oriole hybrid zone // Auk. V. 137. № 4. Art. ukaa044.
  52. Zhang R., Song G., Qu Y., Alstrom P., Ramos R., et al., 2012. Comparative phylogeography of two widespread magpies: Importance of habitat preference and breeding behavior on genetic structure in China // Mol. Phylogenet. Evol. V. 65. P. 562–572. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2012.07.011

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024