Что такое вид? Биологи, и в особенности орнитологи, очень долго спорили о лучшем определении. В новом комментарии, опубликованном в журнале The Auk: Ornithological Advances, предлагается новая концепция: виды можно определить на основе уникальных коадаптаций двух их геномов, одного в ядрах их клеток, а другого в их митохондриях.
У всех животных есть два набора генов, один в ядре клетки и один в органеллах, называемых митохондриями, и эти два набора ДНК работают вместе, обеспечивая клеточное дыхание и производство энергии. Если они не совпадают, результатом является снижение выработки энергии и увеличение производства вредных свободных радикалов. В то время как наиболее часто используемое определение вида основано на идее о том, что изолированные популяции медленно накапливают изменения в своих ядерных генах, которые делают межпородное скрещивание невозможным, Джеффри Хилл из Обернского университета предлагает новый взгляд на концепцию вида: видообразование на самом деле представляет собой дивергенцию наборов коадаптированных митохондриальные и ядерные гены. Его теория предполагает, что межвидовые гибриды имеют пониженную приспособленность из-за пониженной способности их несовпадающих геномов работать вместе в клетке.
Прошлые исследования показали, что митохондриальный генотип, как правило, очень хорошо показывает границы видов между птицами. Эта «концепция митонуклеарной совместимости видов» помогает объяснить тот факт, что резкие переходы между митохондриальными генотипами на границах видов соответствуют резким переходам в песнях, узорах оперения и предпочтениях самок при спаривании. Интересно, что два близкородственных вида, у которых недавно было задокументировано сильное смешение ядерных генов - синекрылая и златокрылая славки - также демонстрируют резкий переход в митохондриальных генах.
«Почти все орнитологи, которые пишут и думают о видообразовании птиц, изучают филогеографию - географическое распространение и генетическую структуру популяций птиц», - говорит Хилл. «Напротив, я изучаю орнамент птиц и, в частности, окраску птиц. Именно открытие того, что орнаменты сигнализируют о митохондриальном типе, привело меня к внезапному пониманию того, что митохондриальный тип - или, точнее, коадаптированные наборы митохондриальных и ядерных генов - определяют границы видов. … Я не думаю, что когда-либо увидел бы закономерность, если бы подошёл к вопросу с филогеографической точки зрения».
«Это интригующая и противоречивая идея - что митонуклеарная несовместимость может играть ключевую роль в появлении новых видов птиц - и я вижу в этом призыв к дополнительным исследованиям того, как эта несовместимость может проявляться у молодых видов», - говорит биолог-эволюционист птиц Дэвид Тэйвс из Корнельского университета.«Функциональные аспекты митохондриальных генов, в частности, привлекли мало внимания со стороны орнитологического сообщества, и будет интересно посмотреть, как эти идеи будут сочетаться с дальнейшими эмпирическими исследованиями».