สำหรับรูปแบบของอุปกรณ์ทางเพศในแมลงหวี่ยีนเดียวกันยีนมีความรับผิดชอบเช่นเดียวกับความถี่ของเพลงแต่งงาน• Varvara Vedenina •ข่าววิทยาศาสตร์เรื่อง "Elements" •พันธุศาสตร์วิวัฒนาการ

ยีนเดียวกันมีความรับผิดชอบต่อรูปแบบของอุปกรณ์ทางเพศในแมลงหวี่เช่นเดียวกับความถี่ของการผสมพันธุ์

สังวาส Drosophila montana. รูปภาพจาก www.jyu.fi

ในระยะเริ่มแรกของ speciation การแยกตัวของระบบสืบพันธุ์มักจะเริ่มต้นด้วยการเปลี่ยนแปลงสัญญาณการผสมพันธุ์ของเพศชายและการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายคลึงกันในความชอบของตัวเมีย ได้รับการแสดงให้เห็นว่าสัญญาณการผสมพันธุ์สามารถพัฒนาได้อย่างรวดเร็วเนื่องจากในช่วงที่มีการแยกแยะพฤติกรรมตัวอ่อนชนิดนี้อาจมีความเข้ากันได้ทางพันธุกรรมมาก เป็นที่เชื่อกันว่าถ้าลักษณะใดมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วจากนั้นส่วนใหญ่ลักษณะของมรดกของมันเกิดจากยีนจำนวนน้อย แมลงวันผลไม้ที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิดสัญญาณการผสมพันธุ์มีความหลากหลายมาก ได้แก่ ฟีโรโมนสัญญาณอะคูสติกการเต้นรำความรู้สึกแบบแผนและเลีย นักชีววิทยาบางคนมีความหลากหลายของสัญญาณรวมทั้งอุปกรณ์เกี่ยวกับอวัยวะเพศชายซึ่งมีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกันออกไปในขณะที่เครื่องแต่งกายที่เหมือนกันของตัวเมียมีความสม่ำเสมอ เพื่อกำหนดลักษณะของรูปแบบมรดกของอุปกรณ์ทางเพศทั้งสองเส้น Drosophila montana ดำเนินการทำแผนที่ของ loci เชิงปริมาณ มันเปิดออกที่ยีนของยีนที่อยู่บนโครโมโซมที่สองในภูมิภาคผกผันเป็นหลักรับผิดชอบในการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของ Drosophila ลึงค์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าส่วนหนึ่งของโครโมโซมมีส่วนรับผิดชอบต่อความแตกต่างของสัญญาณเสียงของเพศชาย

พื้นฐานทางพันธุกรรมของพฤติกรรมได้รับความสนใจจากนักวิจัยเป็นเวลานาน แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการค้นพบวิธีการทางโมเลกุลเพื่อให้สามารถศึกษาได้อย่างแม่นยำมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามมีตัวอย่างมากขึ้นของความจริงที่ว่าระหว่างสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดสามารถมีได้เพียงการแยกทางด้านจริยธรรม (ภาวะแทรกซ้อนของการผสมพันธุ์อันเนื่องมาจากลักษณะทางพฤติกรรม) หลายคู่สายพันธุ์ที่ไม่ได้ผสมข้ามพันธุ์ในธรรมชาติสามารถผสมข้ามพันธุ์ภายใต้เงื่อนไขเทียมและผลิตไม่เพียง แต่ทำงานได้ แต่ยังอุดมสมบูรณ์ลูกหลาน ส่วนใหญ่แล้วสายพันธุ์เหล่านี้เพิ่งแยกตัวออกไปและยังไม่สามารถสะสมการกลายพันธุ์ของตัวเองได้ดังนั้นพวกเขาจึงยังคงเป็นพันธุกรรมได้ การทดลองหลายอย่างเช่นแมลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายพันธุ์ที่ได้มา Drosophila melanogaster

แม้จะมีความสะดวกสบาย D. melanogaster ในฐานะที่เป็นวัตถุประสงค์ของการศึกษานักวิทยาศาสตร์อย่างไรจะหันไปหาญาติสนิทของสายพันธุ์นี้มากขึ้น มีเหตุผลหลายประการและหนึ่งในนั้นคือกระบวนการทั้งหมดที่สามารถตรวจสอบได้ในรูปแบบ commensal (เหมาะกับเงื่อนไขที่สร้างขึ้นโดยหรือเปลี่ยนแปลงโดยกิจกรรมของมนุษย์)ตัวอย่างเช่นการศึกษาความแปรปรวนของจำนวนประชากรในสัตว์ป่า

กลุ่มสปีชีส์ D. virilis รวมถึงคู่ผสมหลายชนิดกระจายอยู่เกือบทั่วโลก ในสมาชิกบางคนของกลุ่มนี้จีโนมมีเหตุผลที่สมเหตุผลอย่างสมบูรณ์เพื่อไม่ให้ด้อยกว่า D. melanogaster ในความสะดวกสบายของการวิจัย ในทางกลับกันคุณลักษณะของพฤติกรรมของพวกเขาแตกต่างจากพฤติกรรมมาก D. melanogaster. โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการของการเกี้ยวพาราสีในกลุ่ม D. virilis เป็นลำดับที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงของการแลกเปลี่ยนสัญญาณของรังสีที่แตกต่างกัน ใน D. melanogaster ผู้ชายคนแรกรู้สึกหญิงกับอุ้งเท้าด้านหน้าแล้วร้องเพลง (ปีกหนึ่งไปด้านข้างและสั่นด้วย) จากนั้นเลียช่องท้องหญิงและถ้าผู้หญิงยอมรับ พฤติกรรมการใช้ Courtship in Drosophila melanogaster) ในกลุ่ม D. virilis ลำดับของการกระทำเหล่านี้มีความซับซ้อนมากขึ้น การคบชู้ก็เริ่มต้นด้วยความรู้สึก แต่ในไม่ช้าผู้ชายก็เริ่มเลียตัวเมียด้วยการงวงของเขาโดยไม่ต้องหยุดความรู้สึก หลังจากนั้นสักครู่การร้องเพลงจะเชื่อมต่อกันและทั้งสามสัญญาณของรูปแบบต่างๆ (สัมผัสสารเคมีและอะคูสติก) สามารถออกพร้อมกันได้หลังจากนั้นบางครั้งชายจะวนรอบหญิงขณะที่เขายังสามารถร้องเพลง ในประเภทต่างๆของกลุ่ม D. virilis ลำดับคำสั่งและระยะเวลาของการกระทำที่หลากหลายของการเกี้ยวพาราสีอาจแตกต่างกันมาก

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวฟินแลนด์ที่นำโดย Anneli Hoikkala ได้สำรวจเพลงของกลุ่มชายในกลุ่มนี้แล้ว พวกเขาแสดงให้เห็นว่าเพลงประเภทต่างๆสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากในระยะเวลาและอัตราชีพจร (รูปที่ 1) และสามารถใช้เป็นสัญญาณเฉพาะชนิดได้

มะเดื่อ 1 Phylogeny และสัญญาณกลุ่มอะคูสติก Drosophila virilis. ภาพจาก herkules.oulu.fi

คุณลักษณะการวินิจฉัยโรคที่น่าเชื่อถือยิ่งกว่าในกลุ่มนี้คือโครงสร้างของเครื่องมือเกี่ยวกับอวัยวะเพศชาย (ดู: Kulikov et al., 2004) การวิเคราะห์ทางสัณฐานวิทยาของอวัยวะที่ผสมพันธุ์ชายใน Drosophila virilis กลุ่มสายพันธุ์: วิธีหลายตัวแปร) มีความเห็นว่าอุปกรณ์ในอวัยวะเพศของเพศชายสามารถอยู่ภายใต้การเลือกเพศที่แข็งแกร่งเช่นสัญญาณต่างๆของการเกี้ยวพาราสี โดยปกติแล้วชายที่อยู่ใกล้กับผู้หญิงและเชื่อว่าการทำงานของผู้หญิงนั้นไม่ได้รับการยอมรับอย่างมากจากเพศหญิงของสายพันธุ์ของตัวเองในฐานะการประเมินเพศหญิงของเพศสัมพันธ์ ในกรณีนี้เครื่องมือการสืบพันธุ์สามารถถือเป็นสัญญาณของการเกี้ยวพาราสีในการกระทำที่ใกล้เคียงที่สุด วิธีนี้มีการพัฒนาอย่างแข็งขัน William G. Eberhard (William G.Eberhard) จากสถาบันวิจัยสมิ ธ โซเนียนทรอปิคอล

มีความจริงและมุมมองอื่น: อวัยวะเพศของเพศชายและเพศหญิงต้องพอดีกันเป็นกุญแจสำคัญในการล็อค การพบจดหมายดังกล่าวพบได้ในตะขาบและในแมลงบางชนิด อย่างไรก็ตามสัตว์อื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแมลงหลายชนิดมีความหลากหลายของร่างกายที่น่าทึ่งของเพศชายด้วยความน่าเบื่อที่น่าแปลกใจของอวัยวะที่เกี่ยวข้องของเพศหญิง ไม่ได้เป็นไปได้ว่าในตัวกำหนดของแมลงหลายชนิดคู่สามารถกำหนดได้โดยเฉพาะเพศชายหรือมากกว่าโดยอวัยวะเพศของพวกเขา แม้จะมีข้อเท็จจริงที่ว่าด้วยระบบที่อวัยวะเพศของแมลงมีการศึกษาค่อนข้างดีไม่ค่อยน่าแปลกใจที่เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับพื้นฐานทางพันธุกรรมของการสืบทอดของอุปกรณ์การร่วมประเวณี

นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยซูริคร่วมกับเพื่อนร่วมงานจากออสเตรียโปรตุเกสฟินแลนด์และสกอตแลนด์ตั้งเป้าหมายในการหาลักษณะของการสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรมของ D. montana (ดู: Schaefer et al., 2011. ลักษณะเชิงปริมาณหลายรูปแบบของอิทธิพลระหว่างสายพันธุ์ที่แตกต่างกันของ phylogenetically Drosophila montana) สายพันธุ์นี้เป็นของกลุ่ม D. virilis, ครอบครองพื้นที่ขนาดใหญ่และพบได้ทั้งใน Old และใน New Worldนอกจากนี้ยังเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเพลงของเพศชายของสายพันธุ์นี้จากประชากรที่แตกต่างกันเช่นจากโคโลราโด (สหรัฐอเมริกา) และฟินแลนด์ต่างกันในความถี่ของผู้ให้บริการและเพศหญิงในการตั้งค่าสำหรับความถี่สัญญาณที่แตกต่างกัน เมื่อปีที่แล้วกลุ่มผู้เขียนเดียวกันได้วิเคราะห์ลักษณะของมรดกของเพลง D. montana โดยวิธี การทำแผนที่ทางพันธุกรรม (ดู: Schaefer et al., 2010 แผนที่การเชื่อมโยง microsatellite สำหรับ Drosophila montana มันแสดงให้เห็นรูปแบบที่มีขนาดใหญ่ในอัตราการรวมตัวใหม่สำหรับแผนที่ของการรวมตัวต่ำ) ด้วยวิธีนี้เรียกว่า ตำแหน่งเชิงปริมาณ (ตำแหน่งเชิงปริมาณ, QTL) loci เหล่านี้เป็นพื้นที่ดีเอ็นเอที่มียีนหรือเชื่อมโยงกับยีนที่มีความรับผิดชอบต่อลักษณะเชิงปริมาณหนึ่งหรืออีกทางหนึ่ง

K เชิงปริมาณ คุณลักษณะเหล่านี้เป็นค่าที่ต่อเนื่องเช่นความสูงหรือสีผิว พวกเขาสามารถโต้ด้วยสัญญาณที่เปลี่ยน discretely เช่นผมสีแดงในคนที่กำหนดโดย allele ถอยหรือพื้นผิวเรียบหรือรอยเหี่ยวย่นของถั่วจากการทดลอง Mendelian ที่มีชื่อเสียง การสืบทอดลักษณะเชิงปริมาณหลายอย่างไม่เกิดขึ้นโดย Mendel แต่จะพิจารณาจากยีนจำนวนมากที่มีผลเล็ก ๆ น้อย ๆ การเปลี่ยนยีนตัวเดียวมีผลเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีผลต่อการแสดงออกของลักษณะยีนตามกฎตั้งอยู่บนโครโมโซมที่แตกต่างกันและถ้าบางคนลงเอยด้วยโครโมโซมเดียวกันพวกเขามักจะแยกออกจากกัน

การทำแผนที่ QTL – นี่คือการวิเคราะห์ทางสถิติของอัลลีลที่ จำกัด อยู่ใน locus และฟีโนไทป์ที่กำหนดโดยอัลลีลนี้ ลักษณะเฉพาะของวิธีนี้คือในสิ่งมีชีวิตที่ศึกษาจำเป็นต้องเลือกเครื่องหมายทางพันธุกรรมในโครโมโซมที่แตกต่างกันมากที่สุด (รูปที่ 2) บ่อยครั้งที่เครื่องหมายดังกล่าวเป็น microsatellites – ส่วนสั้น ๆ ของดีเอ็นเอประกอบด้วยการทำซ้ำเศษจากหนึ่งถึงหกคู่ฐานในความยาว ยิ่งมีเครื่องหมายเหล่านี้มากเท่าไหร่ก็ยิ่งมีโอกาสที่จะอยู่ใกล้กับยีนที่เกี่ยวข้องกับการสืบทอดลักษณะนี้ คุณลักษณะอื่นของวิธีการนี้สำหรับการวิจัยจำเป็นต้องเลือกสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดทั้งสายพันธุ์หรือสายพันธุ์เดียวกันซึ่งจะข้ามได้ง่าย แต่แตกต่างจากลักษณะที่ศึกษา สายพันธุ์เหล่านี้ต้องไม่เพียง แต่ข้ามเท่านั้น แต่ยังเพื่อให้ได้ลูกหลานของรุ่นแรก (F1) และรุ่นที่สอง (F2) มันเป็น F2 ที่ใช้ในการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของการแสดงออกของลักษณะ (ฟีโนไทป์) และเครื่องหมายทางพันธุกรรม,ตั้งแต่สี่ข้ามข้ามของ F2 หลายชุดของเครื่องหมายทางพันธุกรรมและรูปแบบของฟีโนไทป์การศึกษาสามารถรับได้

มะเดื่อ 2 การรวมตัวและแผนที่ cytological สำหรับโครโมโซม 5 Drosophila montana. แผนที่แสดงตำแหน่งของ microsatellites ซึ่งพบในขั้นแรก D. virilis (vir … ) และ D. montana (จันทร์ … ) เส้น ระบุตำแหน่งของเครื่องหมาย จดหมายไปทางซ้าย อ้างถึงการผกผันที่แสดงไว้ในแบบฟอร์มมาตรฐานแคนาดาและยักษ์ D. montana. ภาพจากบทความ Schaefer et al., 2010มะเดื่อ 3 ภาพวาดด้านบน แสดงมุมมองด้านข้างของชาย distyphallus D. montana. ปลายด้านหลังมีสองโครงสร้างที่ติดยาเสพติด (H); จากที่นี่มาสเปิร์มระหว่าง copulation ความยาวของแถบขนาด 0.1 มม. ในอีกสองร่าง รูปทรงของสององค์ประกอบหลักจะอธิบายอธิบายรูปแบบของรูปแบบของ distyphallus โครงร่าง สอดคล้องกับค่าเฉลี่ยและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 2 ค่า ภาพจากบทความกล่าวถึง วารสารชีววิทยาวิวัฒนาการ

ดังนั้นสองประชากร D. montana ต่างกันในความถี่ของผู้ให้บริการเพลง ความถี่ของเพลงง่ายต่อการวัดด้วยอุปกรณ์ที่เหมาะสม แต่เพื่ออธิบายรูปแบบของ distyfallus (องค์ประกอบที่เฉพาะเจาะจงมากที่สุดของอุปกรณ์การสืบพันธุ์ของผู้ชายรูปที่ 3) เป็นงานที่ยากขึ้น สำหรับเรื่องนี้ผู้เขียนได้ใช้ morphometric analysisใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์พิเศษ ผลการวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบทั้ง 4 ชิ้นแรกอธิบายถึงความแตกต่างของรูปร่างและขนาดของเส้นประสาทในเส้นแม่ได้ 70% D. montana (รูปที่ 3 แสดงรูปทรงของชิ้นส่วนประกอบเพียงสองชิ้นซึ่งอธิบายความแตกต่างของรูปร่าง)

การทำแผนที่ QTL พบว่ามี 5 loci ที่มีผลต่อความแปรปรวนของรูปแบบของ distifallus D. Montana แต่เพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง locus เพียงเล็กน้อยมีผลต่อรูปร่างของอวัยวะเพศและมีเพียงหนึ่ง locus บัญชีสำหรับมากกว่า 20% ของรูปแบบฟีโนไทป์รวมของรูปแบบของ distifallus ในรูป เส้นโค้ง 4A แสดงถึงความเป็นไปได้ที่ว่าเครื่องหมายทางพันธุกรรมใด ๆ จะสัมพันธ์กับความแตกต่างในรูปแบบของอุปกรณ์การสืบพันธุ์ ความน่าจะเป็นสูงสุดของความสัมพันธ์ดังกล่าวคือระหว่าง locus vir32 ms และส่วนประกอบที่สองซึ่งอธิบายรูปร่างของ distifallus สิ่งที่น่าทึ่งเกี่ยวกับไซต์นี้? ปรากฎว่าเขาอยู่ในพื้นที่ของการกลับกันที่โครโมโซมที่ 2

การผกผันของโครโมโซม – เหล่านี้เป็น rearrangements โครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของแต่ละส่วนโดย 180 ° นี่เป็นปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างบ่อยและพบการผกผันหลายครั้งในสายพันธุ์แมลงหวี่ต่างๆ (รูปที่ 2)ในด้านตรงกันข้ามของโครโมโซมการรวมตัวของยีนเกิดขึ้นน้อยกว่าในพื้นที่ปกติ

สมมุติถัดจากเครื่องหมายพันธุกรรมของ vir32 ms มียีนจำนวนหนึ่งที่รับผิดชอบในการสืบทอดรูปแบบของ distifallus และเนื่องจากการแปลเป็นภาษาถิ่นของพวกเขาในภูมิภาคผกผันพวกเขาจึงสืบทอดกัน บางทีนี่อาจเป็นเพราะเหตุนี้สถานที่นี้อธิบายถึงความแปรปรวนของอุปกรณ์การสืบพันธุ์เป็นจำนวนมาก D. Montana

ผู้เขียนของการศึกษาเหล่านี้ได้ทำข้อสรุปที่น่าสนใจอื่น หากความแตกต่างในรูปแบบของอุปกรณ์การมีส่วนร่วม D. montana มี locus อยู่อย่างน้อย 5 แห่งใน autosomes ต่างกันขนาดของ distyfallus จะถูกกำหนดโดย locus เพียงตัวเดียวบนโครโมโซม Y และ locus หนึ่งตัวบนโครโมโซม X และไม่น่าเชื่อถือ (รูปที่ 4A) ดังนั้นขนาดและรูปร่างของอวัยวะเพศจะถูกควบคุมโดยอิสระและมรดกของรูปแบบของอุปกรณ์การสืบพันธุ์มีความซับซ้อนมากกว่าการสืบทอดของขนาด ควรสังเกตความคล้ายคลึงกันกับลักษณะของการสืบทอดคุณสมบัติอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นก่อนหน้านี้พบว่ามีรูปร่างมากกว่าปีก D. melanogaster ตรงกับ loci มากกว่าขนาดของปีก การศึกษาเกี่ยวกับการสืบทอดรูปร่างและขนาดของฟันในหนูแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์คล้ายคลึงกัน

มะเดื่อ4 ผลการทำแผนที่ QTL ของรูปร่างและขนาดของ distyfallus () และความถี่ของผู้ให้บริการเพลง (B) มี D. montana สำหรับสี่ autosomes (c2-c5), กลุ่มโครโมโซม X (cX) และโครโมโซม Y (X) ที่เชื่อมโยงกันสองกลุ่ม เส้นโค้ง สะท้อนให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่ว่าเครื่องหมายทางพันธุกรรมใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างในรูปแบบของอุปกรณ์การสืบพันธุ์ () หรือมีความแตกต่างในความถี่ของเพลง (B) เครื่องหมายถูกเรียกว่า "vir … " หากมีการพบกันครั้งแรก D. virilis และ "จันทร์ … " ถ้า D. montana. ภาพ จากบทความที่เป็นปัญหา วารสารชีววิทยาวิวัฒนาการการวาดภาพ B จากบทความก่อนหน้านี้โดยผู้เขียนคนเดียวกัน (Schaefer et al., 2010)

สุดท้ายข้อสรุปสำคัญอื่น ๆ จากงานที่ทำคือสถานที่ที่มีผลสูงสุดต่อรูปแบบของ distyfallus อยู่ในพื้นที่เดียวกับสถานที่ซึ่งกำหนดความแตกต่างในความถี่ของผู้ให้บริการเพลง D. Montana (รูปที่ 4B) ความบังเอิญนี้แสดงให้เห็นว่าโอกาสที่จะหาตำแหน่งทางภูมิคุ้มกันเชิงปริมาณจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในพื้นที่ที่มีการรวมตัวต่ำโดยเฉพาะในบริเวณที่มีการผกผันของโครโมโซม การ จำกัด ตำแหน่ง loci ที่ควบคุมลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันสองแบบในรูปแบบของเพลงและเครื่องมือที่ใช้ร่วมกันเป็นพยานถึงบทบาทที่สำคัญของพื้นที่โครโมโซมเหล่านี้ในความแตกต่างอย่างรวดเร็วของสัญญาณที่อยู่ภายใต้การเลือกเพศ

ที่มา: M.A. Schäfer, J. Routtu, J.Vieira, A. Hoikkala, M.G. Ritchie, C. Schlötterer loci ลักษณะหลายเชิงปริมาณมีอิทธิพลต่อสายที่แตกต่าง phylogenetically ของ Drosophila montana // วารสารชีววิทยาวิวัฒนาการ. 2554. 24. พี 1879-1886

ดูเพิ่มเติม:
1) M. A. Schäfer, D. Mazzi, K. Klappert, H. Kauranen, J. Vieira, A. Hoikkala, M. G. Ritchie, C. Schlötterer แผนที่การเชื่อมโยงไมโครโฟนิตสำหรับ Drosophila montana อัตราการกลับมารวมตัวใหม่อยู่ในระดับต่ำและแผนที่การรวมตัวใหม่ต่ำ วารสารชีววิทยาวิวัฒนาการ. พ. ศ. 23. 518-527
2) เพื่อเป็นบรรพบุรุษของประเภทใหม่คุณต้องเพิ่มเพลงใหม่ "Elements", 01/26/2007

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: