Varför är vissa hybrider livskraftiga och andra inte? Det är känt att detta beror på faderarten och moderarten. Ny forskning på två besläktade grodarter visar påverkan av mor- och fararter:En hybrid är livskraftig, den andra hybriden dör i tidiga utvecklingsstadier. Forskare från Radboud University, tillsammans med kollegor från USA och Japan, publicerade sina resultat den 10 januari i Natur .

När två besläktade arter korsar sig, deras genetiska material korsar, vilket kan leda till nya arter. Men då och då, det är skillnad på avkomman, beroende på vilken av de två arterna som är mamman och vilken som är pappan. Ett välkänt exempel på en hybrid är en mula, avkomma till en åsnehane och en honhäst. Tvärtom, avkomman till en åsnehona och en manhäst är ett annat djur — en muggen. Det gör alltså skillnad vilken art som är fadern och vilken som är mamman.

En hybrid är livskraftig, den andra hybriden är det inte

Både mulor och mulåsnor är infertila, eftersom åsnor och hästar har olika antal kromosomer, de proteinstrukturer på vilka genetiskt material finns. Jäst, växter, fiskar och groddjur (i motsats till däggdjur) kan, dock, producera fertila hybrider. Professor i molekylär utvecklingsbiologi Gert Jan Veenstra säger:"Till exempel, hos grodor kan en dubblering av kromosomer uppstå, där hela uppsättningen kromosomer från fadern och modern förs vidare till nästa generation."

Dock, det finns ett annat problem:Vissa hybrider är inte livskraftiga, medan korsning tvärtom är. Embryona är genetiskt identiska, men det finns en skillnad i lönsamhet, beroende på fadersart och moderart. Veenstra säger, "Även om det är avgörande för evolutionen, mekanismerna för livskraftiga och icke-livsdugliga hybrider är hittills okända."

Korsning av den afrikanska och västerländska klogrodan

Forskarna visade detta fenomen i forskning med två besläktade grodarter:Xenopus tropicalis och Xenopus laevis (även känd som de västerländska och afrikanska grodgrodorna, respektive). När en afrikansk klogroda honor korsas med en manlig västerländsk klogroda, embryona är livskraftiga. Dock, tvärtom, korsning av en afrikansk klogrodahane och en kvinnlig västerländsk klogroda leder till embryon som dör i de tidiga utvecklingsstadierna. Varför det är, förblev oklart.

Forskarna rapporterar vad som gick fel under denna korsning:Den västerländska grodans modersmolekylära maskineri kan inte till fullo känna igen den afrikanska grodans faderliga kromosomer. Två specifika delar av faderns kromosomer är oförenliga med moderns cell, och därmed störs separationen av kromosomerna under celldelningen. Dessa celler saknar nu ett stort antal viktiga gener, såsom gener för ämnesomsättning, och dör därför snabbt.

Detta visar att det finns en stark asymmetri när det gäller hybrider, beroende på fadersart och moderart. "Dessa resultat är viktiga, eftersom denna typ av hybrid finns i naturen och i vissa fall leder till nya arter. När nya arter dyker upp, det verkar finnas en övergångsperiod:närbesläktade arter kan producera livskraftiga avkommor, men om kromosomerna inte längre är kompatibla leder det till asymmetriska resultat av korsning. När arterna separeras ytterligare, korsning leder inte längre till livskraftiga avkommor. Vi visar här den cellulära mekanismen bakom detta fenomen, säger Gert Jan Veenstra.

Den livskraftiga hybriden av en manlig västerländsk groda och en kvinnlig afrikansk groda avslöjade också en molekylär mekanism:parasitiska DNA-element (transposoner) aktiveras i ett av genomen. Veenstra säger, "Kvinnans immunsystem är inte kopplat till att känna igen de paternal transposonerna och förtrycker därför inte dem. Som en konsekvens, parasitiska DNA-element kan nu fylla en ny roll:de kan fungera som reglerande DNA som påverkar genaktivitet. Detta kan ha ett stort inflytande på bildandet och egenskaperna hos en ny art." Dessa fynd publicerades i Genombiologi (Elurbe et al, 2017).