التداخل

الموسوعة الحرة
مجموعة تطورية متداخلة
نموذج تطوري للتهجين التداخلي؛ تظهر المنطقة الهجينة لسلالات النوعين باللون الأزرق، حيث يمثل كل خط أفقي حدث تداخل فردي.

التهجين الداخلي ، أو ما يُعرف أيضًا بالتهجين التداخلي ، هو في علم الوراثة انتقال المادة الوراثية من نوع إلى آخر عبر التزاوج العكسي المتكرر بين هجين من نوعين مختلفين وأحد نوعيه الأصليين. يُعدّ التهجين الداخلي عملية طويلة الأمد، حتى وإن كانت اصطناعية؛ فقد تستغرق أجيالًا عديدة من الهجائن قبل حدوث تزاوج عكسي ملحوظ. وتختلف هذه العملية عن معظم أشكال تدفق الجينات في أنها تحدث بين مجموعتين من نوعين مختلفين، وليس بين مجموعتين من النوع نفسه.

يختلف التهجين الداخلي عن التهجين البسيط . ينتج عن التهجين البسيط مزيج متجانس نسبيًا؛ حيث تكون ترددات الجينات والأليلات في الجيل الأول مزيجًا موحدًا من النوعين الأبويين، كما هو الحال في البغال . أما التهجين الداخلي، فينتج عنه مزيج معقد ومتغير للغاية من الجينات، وقد لا يشمل سوى نسبة ضئيلة من جينوم المتبرع.

يمكن أن يحدث التداخل الجيني في الطبيعة، وعندما يقوم به البشر، لا يتطلب ذلك التلاعب بالحمض النووي. ولذلك، فهو ليس مثالاً على الهندسة الوراثية.

تعريف

التداخل الجيني أو التهجين التداخلي هو إدخال جينات أو أليلات جديدة (عادةً عبر التهجين والتزاوج العكسي) من نوعٍ ما إلى المجموعة الجينية لنوعٍ آخر مختلف. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] يُعتبر هذا التداخل الجيني "تكيفيًا" إذا أدى النقل الجيني إلى زيادة عامة في لياقة النوع المُستقبِل. [ 5 ]

يمكن أن تترك أحداث التداخل الجيني القديمة آثارًا للأنواع المنقرضة في الجينومات الحالية، وهي ظاهرة تُعرف باسم التداخل الجيني الشبح . [ 6 ]

مصدر التباين

يُعدّ التهجين مصدرًا هامًا للتنوع الجيني في التجمعات الطبيعية، وقد يُسهم في التكيف وحتى في التطور التكيفي . [ 7 ] ويمكن أن يحدث عبر مناطق التهجين نتيجةً للصدفة أو الانتقاء أو حركة مناطق التهجين. [ 8 ] وهناك أدلة على أن التهجين ظاهرة شائعة في النباتات والحيوانات، [ 9 ] [ 10 ] بما في ذلك البشر، [ 11 ] حيث يُحتمل أنه أدخل أليل الميكروسيفالين د. [ 12 ]

لقد طُرحت فكرة أن التهجين مع الحيوانات البرية، تاريخياً، يُعدّ مساهماً كبيراً في التنوع الواسع الموجود في الحيوانات الأليفة، بدلاً من أحداث التدجين المستقلة المتعددة. [ 13 ]

أظهرت الدراسات أهمية التهجين التداخلي في تطور أنواع المحاصيل المستأنسة، إذ يُعتقد أنه يُسهم في توفير جينات تساعدها على الانتشار في بيئات مختلفة. وأظهرت دراسة جينومية أجراها مركز علم الجينوم وبيولوجيا الأنظمة بجامعة نيويورك أبوظبي أن أصناف نخيل التمر المستأنسة من شمال إفريقيا تُظهر تهجينًا تداخليًا بنسبة تتراوح بين 5 و18% من جينومها من نخيل التمر البري الكريتي ( Phoenix theophrasti) إلى نخيل التمر الشرق أوسطي (Phoenix dactylifera) . وتتشابه هذه العملية أيضًا مع تطور التفاح من خلال تهجين تفاح آسيا الوسطى مع التفاح البري الأوروبي. [ 14 ] كما تبين أن أرز إنديكا نشأ عندما وصل أرز جابونيكا الصيني إلى الهند قبل حوالي 4500 عام، وتهجن مع نوع أولي غير مستأنس من أرز إنديكا أو أرز بري (O. nivara) ، ناقلًا جينات استئناس رئيسية من أرز جابونيكا إلى أرز إنديكا. [ 15 ]

أمثلة

البشر

هناك أدلة قوية على إدخال جينات نياندرتال [ 16 ] وجينات دينيسوفان [ 17 ] في أجزاء من مجموعة الجينات البشرية الحديثة .

الطيور

يُعدّ البط البري من أكثر الطيور قدرةً على التهجين مع أنواع البط الأخرى، وغالبًا ما يؤدي ذلك إلى فقدان الهوية الجينية لهذه الأنواع. فعلى سبيل المثال، تسببت أعداد البط البري المتوحش في انخفاض كبير في أعداد البط الأسود في نيوزيلندا وأستراليا نتيجةً للتزاوج المختلط.

الفراشات

لوحظ مثالٌ هامٌ على التهجين في دراسات المحاكاة في جنس الفراشات هيليكونيوس . [ 18 ] يضم هذا الجنس 43 نوعًا والعديد من السلالات ذات أنماط لونية مختلفة. تُظهر الأنواع المتقاربة التي تتداخل مناطق توزيعها أنماطًا لونية متشابهة. تتداخل مناطق توزيع النوعين الفرعيين H. melpomene amaryllis و H. melpomene timareta ssp. nov.

باستخدام اختبار ABBA/BABA ، لاحظ بعض الباحثين وجود تداخل جيني بنسبة تتراوح بين 2% و5% بين نوعيْن فرعيين. ومن المهم الإشارة إلى أن هذا التداخل ليس عشوائيًا. فقد رصد الباحثون تداخلًا جينيًا ملحوظًا في الكروموسومين  15 و18، حيث توجد مواقع جينية مهمة للمحاكاة (الموقعان  B/D وN/Yb). وقارنوا كلا النوعين الفرعيين مع H. melpomene agalope ، وهو نوع فرعي قريب من H. melpomene amaryllis في أشجار الجينوم الكاملة. وأظهرت نتائج التحليل عدم وجود علاقة بين هذين النوعين و H.  melpomene agalope في الموقعين  B/D وN/Yb. علاوة على ذلك، أجروا التحليل نفسه على نوعين آخرين ذوي نطاقات توزيع متداخلة، وهما H.  timareta florencia و H.  melpomene agalope . وأثبتوا وجود تداخل جيني بين هذين النوعين، لا سيما في الموقعين  B/D وN/Yb.

وأخيرًا، اختتموا تجاربهم بتحليلات التطور الجيني باستخدام نافذة منزلقة، حيث قدّروا أشجارًا تطورية مختلفة تبعًا لاختلاف مناطق المواقع الجينية. فعندما يكون موقع جيني ما مهمًا في تحديد نمط اللون، تكون هناك علاقة تطورية وثيقة بين النوعين. أما عندما لا يكون الموقع الجيني مهمًا في تحديد نمط اللون، فإن النوعين يكونان متباعدين تطوريًا لعدم وجود تداخل جيني في هذه المواقع.

الأنواع المستأنسة

قد يكون للتهجين تأثير كبير بين الحيوانات البرية والحيوانات الأليفة. ويشمل ذلك الحيوانات الأليفة المنزلية، كما هو الحال في القطط [ 19 ] أو في الكلاب [ 20 ] .

النباتات

لوحظ التهجين في العديد من أنواع النباتات. على سبيل المثال، درس أرنولد وبينيت (1993) نوعًا من زهور السوسن من جنوب لويزيانا فيما يتعلق بزيادة لياقة السلالات الهجينة. [ 21 ] [ 22 ]

سمكة

وجد إسبينسا وآخرون أن التهجين بين أفراد جنس Astroblepus الذين يعيشون على السطح ونوع من الكائنات الحية التي تعيش في الكهوف ، وهو Astroblepus pholeter، أدى إلى ظهور سمات مفقودة سابقًا في النسل، مثل العيون والأعصاب البصرية المتميزة. [ 23 ]

خط التهجين

السلالة المُهجَّنة ( IL ) هي نوع من المحاصيل يحتوي على مادة وراثية مُستخلصة صناعيًا من سلالة برية قريبة من خلال التهجين العكسي المتكرر. ومن الأمثلة على مجموعة من السلالات المُهجَّنة (تُسمى مكتبة السلالات المُهجَّنة ) استخدام أجزاء من كروموسومات نبات سولانوم بينيلي (نوع بري من الطماطم ) التي تم تهجينها مع نبات سولانوم ليكوبيرسيكوم (الطماطم المزروعة). عادةً ما تُغطي سلالات مكتبة السلالات المُهجَّنة الجينوم الكامل للسلالة المانحة. تُتيح السلالات المُهجَّنة دراسة مواقع الصفات الكمية ، بالإضافة إلى استحداث أصناف جديدة عن طريق إدخال صفات دخيلة . [ 24 ]

اندماج السلالات

اندماج السلالات بين نوعين لتكوين سلالة هجينة.
اندماج السلالات على شجرة التطور الوراثي؛ تُظهر الخطوط الأفقية أحداث التهجين الفردية داخل منطقة التهجين (باللون الأزرق). تُنتَج الهجائن قبل اندماج السلالات، لكنها تعود للانضمام إلى إحدى السلالتين. لم يعد أي من النوعين أ أو ب موجودًا في المنطقة محل الدراسة.

يُعدّ اندماج السلالات شكلاً متطرفاً من أشكال التهجين، وينتج عن اندماج نوعين أو مجموعتين سكانيتين مختلفتين. ويؤدي هذا في النهاية إلى ظهور مجموعة سكانية واحدة تحل محل الأنواع الأصلية في المنطقة أو تحلّ محلها. [ 25 ] يحدث بعض اندماج السلالات بعد فترة وجيزة من تباعد أو تفرّع نوعين، خاصةً إذا كانت الحواجز التناسلية بين السلالات قليلة. [ 26 ] ليس من الضروري بالضرورة أن تكون السلالتان متقاربتين، بل يكفي أن تكونا قادرتين على إنتاج ذرية قابلة للحياة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ أندرسون، إدغار؛ هوبريشت، ليزلي (1938). "التهجين في نبات الترادسكانتيا. الجزء الثالث: دليل على التهجين التداخلي" . المجلة الأمريكية لعلم النبات . 25 (6): 396. doi : 10.2307/2436413 . JSTOR 2436413 . 
  2. ↑ أندرسون إي، 1949. التهجين التداخلي. نيويورك: وايلي وأولاده
  3. ↑ هاريسون، ر. (2014). "التهجين، والتداخل الجيني، وطبيعة حدود الأنواع". مجلة الوراثة . 105 : 795-809. doi :10.1093/jhered/esu033. PMID 25149255.
  4. ^ أوتينبورج، جينتي؛ كراوس، روبرت إتش إس؛ فان هوفت، بيم؛ فان ويرين، سيبكي إي؛ يدنبرغ، رونالد C .؛ برينس، هربرت إتش تي (2017). "مقدمة الطيور في عصر الجينوم" . أبحاث الطيور . 8 (1): 30. دوى : 10.1186/s40657-017-0088-z . ردمك 2053-7166 . 
  5. ↑ سواريز-غونزاليس، أدريانا؛ ليكسر، كريستيان؛ كرونك، كوينتين سي بي (31 مارس 2018). " التداخل التكيفي: منظور نباتي" . رسائل علم الأحياء . 14 (3) 20170688. doi : 10.1098/rsbl.2017.0688 . PMC 5897607. PMID 29540564 .  
  6. ↑ جينتي أوتينبورغس (2020) التداخل الجيني الشبح: تدفق جيني غريب في الماضي البعيد. مقالات بيولوجية . https://doi.org/10.1002/bies.202000012
  7. ↑ جرانت بي آر، جرانت بي آر، بيترين ك . (2005). "التهجين في الماضي القريب". عالم الطبيعة الأمريكي . 166 (1): 56-67 . Bibcode : 2005ANat..166...56G . doi : 10.1086/430331 . PMID 15937789. S2CID 23841467 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. ↑ ريتشارد باجز (2007). "دراسة تجريبية لحركة المنطقة الهجينة" . الوراثة . 99 (3): 301-312 . Bibcode : 2007Hered..99..301B . doi : 10.1038/sj.hdy.6800997 . PMID 17611495 . 
  9. ↑ داولينج، تي إي؛ سيكور، سي إل (1997). "دور التهجين والتداخل الجيني في تنوع الحيوانات". المراجعة السنوية لعلم البيئة والتصنيف . 28 (1): 593-619 . Bibcode : 1997AnRES..28..593D . doi : 10.1146/annurev.ecolsys.28.1.593 . S2CID 52367016 . 
  10. ↑ بوليني، ل. (1994). "أصل وتطور الأنواع الهجينة الحيوانية". اتجاهات في علم البيئة والتطور . 9 (11): 422-426 . Bibcode : 1994TEcoE...9..422B . doi : 10.1016/0169-5347(94)90124-4 . PMID 21236911 . 
  11. ↑ هوليداي، ت. و. (2003). "مفاهيم الأنواع، والشبكات، والتطور البشري". الأنثروبولوجيا المعاصرة . 44 (5): 653-673 . doi : 10.1086/377663 . S2CID 85569586 . 
  12. ↑ إيفانز، ب.د.؛ ميكيل-بوبروف، ن.؛ فالندر، إ.ج.؛ هدسون، ر.ر.؛ لاهن، ب.ت. (نوفمبر 2006). "دليل على أن الأليل التكيفي لجين حجم الدماغ ميكروسيفالين قد انتقل إلى الإنسان العاقل من سلالة بشرية قديمة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 103 (48): 18178-18183 . Bibcode : 2006PNAS..10318178E . doi : 10.1073/pnas.0606966103 . ISSN 0027-8424 . PMC 1635020. PMID 17090677 .   
  13. ↑ بلاوستين، ر. (2015). "كشف أسرار تدجين الحيوانات" . العلوم البيولوجية . 65 : 7-13 . doi : 10.1093/biosci/biu201 .
  14. ↑ فلاورز، جوناثان؛ وآخرون (2019). "التهجين بين الأنواع وأصل نخيل التمر في شمال إفريقيا" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية . 116 (5): 1651-1658 . Bibcode : 2019PNAS..116.1651F . doi : 10.1073 / pnas.1817453116 . PMC 6358688. PMID 30642962 .   
  15. ↑ تشوي، جاي؛ وآخرون (2017). "مفارقة الأرز: أصول متعددة ولكن تدجين واحد في الأرز الآسيوي" . علم الأحياء الجزيئي والتطور . 34 (4): 969-979 . doi : 10.1093 / molbev/msx049 . PMC 5400379. PMID 28087768 .   
  16. ↑ ويلز، كريستوفر (2011). العواقب الجينية والظاهرية للتهجين بين البشر والنياندرتال . التقدم في علم الوراثة. المجلد 76. الصفحات 27-54 . doi : 10.1016/B978-0-12-386481-9.00002-X . ISBN   978-0-12-386481-9PMID 22099691​​ 
  17. ^ هويرتا سانشيز، إميليا. جين، شين؛ أسان؛ بيانبا، زوما؛ بيتر بنيامين م. فينكنبوش، نيكولاس؛ ليانغ، يو؛ يي، شين؛ هو، مينجزي؛ سوميل، محمد؛ ني، بيكسيانج؛ وانغ، بو؛ أوي، شياو هوا؛ هواسانغ؛ لوسانغ، جيانغباي؛ كو، تشا شي بينغ؛ لي كوي. جاو، غويي؛ يين، يي؛ وانغ، وي. تشانغ، شيوتشينغ. شو، شون؛ يانغ، هوانمينغ؛ لي، ينغروي؛ وانغ، جيان. وانغ، يونيو؛ نيلسن، راسموس (2014). "التكيف مع الارتفاع لدى التبتيين ناجم عن إدخال الحمض النووي الشبيه بالدينيسوفان" . طبيعة . 512 (7513): 194– 197. Bibcode : 2014Natur.512..194H . doi : 10.1038/ nature13408 . PMC 4134395. PMID 25043035 .  
  18. ↑ اتحاد جينوم هيليكونيوس (2012). " جينوم الفراشة يكشف عن تبادل واسع النطاق لتكيفات المحاكاة بين الأنواع" . مجلة نيتشر . 487 (7405): 94-98 . Bibcode : 2012Natur.487...94T . doi : 10.1038/nature11041 . PMC 3398145. PMID 22722851 .  
  19. ↑ مراجعة للأوراق العلمية حول تداخل الجينات بين القطط البرية والقطط المنزلية
  20. ↑ مراجعة وربط الأوراق العلمية المتعلقة بإدخال جينات الكلاب إلى تجمعات الكلاب البرية
  21. ↑ أرنولد، إم إل وبينيت، بي دي (1993). التهجين الطبيعي في زهور السوسن في لويزيانا: التباين الوراثي والمحددات البيئية. في: هاريسون، آر جي (محرر) (1993). مناطق التهجين والعملية التطورية ، ص 115-139. نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-506917-4
  22. ↑ أرنولد، مايكل ل. (1994). "التهجين الطبيعي وزهور السوسن في لويزيانا". مجلة العلوم البيولوجية . 44 (3): 141-147 . Bibcode : 1994BiSci..44..141A . doi : 10.2307/1312250 . ISSN 0006-3568 . JSTOR 1312250 .  
  23. ↑ إسبينسا، لويس؛ روبنسون، جينا؛ سواريس، دافني؛ هوز، جيفري؛ تولكيريديس، ثيوفيلوس؛ الثالث، ريكارد تومي (15 أغسطس 2018). "الخصائص التروجلومورفية لسمكة الكهوف Astroblepus pholeter من الإكوادور، والتهجين التداخلي المحتمل" . علم الأحياء الجوفية . 27 : 17-29 . doi : 10.3897/subtbiol.27.27098 . ISSN 1314-2615 . S2CID 54859318 .  
  24. ↑ إيشيد، واي (1995) سلالة مهجنة من نبات الطماطم المزروع (Lycopersicon pennellii) تُمكّن من تحديد ورسم خرائط دقيقة للمواقع الجينية الكمية المرتبطة بالمحصول
  25. ↑ غاريك، رايان سي؛ بانوسيفيتش، جون دي؛ بورغيس، ستيفاني؛ هيسيني، تشاز؛ سيمولا، ريبيكا إي. (2019). "توسيع نطاق الجغرافيا الوراثية لتفسير اندماج السلالات" . مجلة الجغرافيا الحيوية . 46 (2): 268-278 . Bibcode : 2019JBiog..46..268G . doi : 10.1111/jbi.13503 . S2CID 91682713 . 
  26. ↑ غاريك، رايان سي؛ بينافيدس، إدغار؛ روسيلو، مايكل أ؛ هيسيني، تشاز؛ إدواردز، دانييل ل؛ غيبس، جيمس ب؛ تابيا، واشنطن؛ سيوفي، كلاوديو؛ كاكّوني، أدالجيسا (2014). "اندماج السلالات في سلاحف غالاباغوس العملاقة" (ملف PDF) . علم البيئة الجزيئية . 23 (21): 5276-5290 . Bibcode : 2014MolEc..23.5276G . doi : 10.1111/mec.12919 . PMID: 25223395. S2CID : 36180329 .  

للمزيد من القراءة

  • أرنولد، إم إل (2007). التطور من خلال التبادل الجيني . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-922903-1.
  • أندرسون، إي. (1949). التهجين التداخلي . نيويورك: وايلي.
  • ديكوبيرت، أو. (2017). تكملة لاختراع Carabini du Midi toulousain (Coleoptera, Carabidae) - Carnets Natures, 2017, vol. 4  : 33–38 (ISSN 2427-6111) https://carnetsnatures.fr/volume4/carabidae-decobert.pdf
  • إيال فريدمان وآخرون  (2004). "التركيز على سمة كمية لمحصول الطماطم باستخدام التهجين بين الأنواع". مجلة ساينس . 305 (5691): 1786-1798 . Bibcode : 2004Sci...305.1786F . doi : 10.1126 /science.1101666 . PMID 15375271. S2CID 24142071 .  
  • ريزبيرغ، إل إتش؛ ويندل، جيه إف (1993). "التهجين وعواقبه في النباتات". في هاريسون، آر جي (محرر). المناطق الهجينة والعملية التطورية . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 70-109 . ISBN  978-0-19-506917-4.
  • مارتينسن، جي دي؛ ويذام، آر جيه؛ توريك؛ كيم، بي. (2001). "تقوم التجمعات الهجينة بتصفية تداخل الجينات بين الأنواع بشكل انتقائي". التطور . 55 ( 7): 1325-1335 . doi : 10.1554/0014-3820(2001)055 [ 1325:hpsfgi ] 2.0.co ; 2. PMID 11525457 . 
  • ويتني، ك.د.، أهيرن، ج.ر.، كامبل، ل.ج.، ألبرت، ل.ب.، كينغ، م.س. (2010). "أنماط التهجين في النباتات" (ملف PDF) . وجهات نظر في علم البيئة النباتية والتطور والتصنيف . 12 (3): 175-182 . Bibcode : 2010PPEES..12..175W . doi : 10.1016/j.ppees.2010.02.002 .{{cite journal}}صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) ("ممنوع" - لا يمكن الوصول 2015-04-06) رابط بديل: أنماط التهجين في النباتات