Hybridy

V biologii a konkrétně v genetice má hybrid několik významů, všechny odkazují na potomstvo pohlavního rozmnožování.

Z taxonomického pohledu se hybridem rozumí potomek vzniklý křížením dvou zvířat nebo rostlin různých taxonů.

Podle Oxfordského anglického slovníku je slovo odvozeno z latinského hybrida (nebo (h)ibrida), což znamená „potomek ochočené prasnice a divočáka“, „dítě svobodného muže a otroka“ atd. Termín se v angličtině začal běžně používat v 19. století, i když příklady jeho používání byly nalezeny od počátku 17. století.

V závislosti na rodičích existuje řada různých typů hybridů;

Jednokřížení hybridi – výsledkem křížení dvou skutečných množících se organismů vznikne F1 generace zvaná F1 hybrid (F1 je zkratka pro Filial 1, což znamená „první potomek“). Křížením dvou různých homozygotních linií vznikne F1 hybrid, který je heterozygotní; má dvě alely, k nimž přispívá každý rodič a typicky je jedna dominantní a druhá recesivní. F1 generace je také fenotypicky homogenní a plodí potomky, kteří jsou si všichni podobní.

Double cross hybridy - výsledek křížení dvou různých F1 hybridů.

Třícestné křížení hybridů – výsledek křížení jednoho rodiče, kterým je F1 hybrid a druhý je z inbrední linie.

Triple cross hybridy - výsledek křížení dvou různých třícestných cross hybridů.

Populační hybridy – výsledek křížení rostlin nebo zvířat v populaci s jinou populací. Patří mezi ně křížení mezi organismy, jako jsou interspecifické hybridy nebo křížení mezi různými rasami.

Mezidruhoví kříženci jsou chováni pářením dvou druhů, obvykle z téhož rodu. Potomci vykazují znaky a charakteristiky obou rodičů. Potomci mezidruhového křížence jsou velmi často sterilní; tudíž hybridní sterilita brání přesunu genů z jednoho druhu do druhého, čímž se oba druhy odlišují. Sterilita je často připisována různému počtu chromozomů, které oba druhy mají, například osli mají 62 chromozomů, zatímco koně 64 chromozomů a muly a mezci mají 63 chromozomů. Muly, mezci a další běžně sterilní mezidruhoví kříženci nemohou produkovat životaschopné gamety, protože dodatečný chromozom nemůže vytvořit homologický pár při meióze, meióza je narušena a životaschopné spermie a vajíčka se nevytvářejí. Nicméně plodnost samic mul byla hlášena u osla jako otce.

Nejčastěji si ostatní procesy probíhající u rostlin a živočichů zachovávají gametickou izolaci a druhové rozlišení. Druhy mají často různé způsoby páření nebo námluv nebo chování, období rozmnožování mohou být odlišná a i když dojde k páření, antigenní reakce na spermie jiných druhů brání oplodnění nebo vývoji embryí. Moucha Lonicera je první známý živočišný druh, který vznikl přirozenou hybridizací. Do objevu mouchy Lonicery bylo známo, že tento proces probíhá v přírodě pouze mezi rostlinami.

I když je možné v průměru předpovědět genetické složení zpětného křížení, není možné přesně předpovědět složení konkrétního zpětně kříženého jedince, a to kvůli náhodné segregaci chromozomů. U druhu se dvěma páry chromozomů by se u dvakrát zpětně kříženého jedince předpokládalo, že bude obsahovat 12,5% genomu jednoho druhu (řekněme druh A). Ve skutečnosti však může jít stále o 50% hybrida, pokud chromozomy z druhu A měly štěstí ve dvou po sobě jdoucích segregacích a meiotické křížení se odehrálo v blízkosti telomer. Šance, že se tak stane, je poměrně vysoká: (kde „dvakrát dva“ vznikne ze dvou kol meiózy se dvěma chromozomy); tato pravděpodobnost však výrazně klesá s počtem chromozomů, a tak se skutečné složení hybridu bude stále více blížit předpokládanému složení.

Hybridi jsou často pojmenováni metodou portmanteau, která kombinuje jména obou rodičovských druhů. Například zeedonk je kříženec zebry a osla. Vzhledem k tomu, že znaky hybridních potomků se často liší v závislosti na tom, který druh byl matkou a který otcem, je tradiční používat druh otce jako první polovinu portmanteau. Například liger je kříženec lvího samce a samice tygra, zatímco tigon je kříženec tygřího samce a samice lva.

Příklady hybridů

A „Zeedonk“, kříženec zebry a osla

A „Liger“, hybrid Lion/Tiger

Jaglion, hybrid Jaguar/Lion

Hybridy by neměly být zaměňovány s chimérami, jako je chiméra mezi ovcemi a kozami známá jako geep. Širší interspecifické hybridy mohou být vytvořeny oplodněním in vitro nebo somatickou hybridizací, nicméně výsledné buňky nejsou schopny vyvinout se v úplný organismus. Příkladem interspecifických hybridních buněčných linií jsou buňky humster (křeček x člověk).

Hybridizace mezi dvěma úzce příbuznými druhy je v přírodě vlastně běžným jevem. Je známo mnoho hybridních zón, kde se setkávají rozsahy dvou druhů a hybridů se neustále vytváří velké množství. Tyto hybridní zóny jsou užitečné jako biologické modelové systémy pro studium mechanismů speciace (hybridní speciace). Nedávno analýza DNA medvěda zastřeleného lovcem v Severozápadních teritoriích potvrdila existenci přirozeně se vyskytujících a plodných hybridů medvěda grizzly-polárního. Existují zprávy o podobných údajných hybridech, ale toto je první potvrzené analýzou DNA. V roce 1943 popsala Clara Helgasonová medvědího samce zastřeleného lovci během jejího dětství. Byl velký a téměř bílý s chlupy po celých tlapkách. Přítomnost chlupů na spodní části nohou naznačuje, že to byl přirozený hybrid medvěda Kodiaka a ledního medvěda.

Tento článek je označen od srpna 2009.

U některých druhů hraje hybridizace důležitou roli v evoluční biologii. Zatímco většina hybridů je znevýhodněna v důsledku genetické nekompatibility, ti nejschopnější přežívají bez ohledu na hranice druhů. Mohou mít prospěšnou kombinaci vlastností, která jim umožňuje využívat nová stanoviště nebo uspět na okrajovém stanovišti, kde jsou oba mateřské druhy znevýhodněny. To bylo pozorováno při pokusech na slunečnicových druzích. Na rozdíl od mutace, která postihuje pouze jeden gen, hybridizace vytváří více variací napříč geny nebo genovými kombinacemi současně. Úspěšní hybridi by se mohli vyvinout v nové druhy během 50-60 generací. To vede některé vědce ke spekulacím, že život je spíše genetické kontinuum než řada samostatných druhů.

Tam, kde ve stejné oblasti žijí dva úzce příbuzné druhy, je méně než 1 z 1000 jedinců pravděpodobně hybridy, protože zvířata si zřídka vyberou partnera z jiného druhu (jinak by se hranice druhů zcela rozpadly). U některých úzce příbuzných druhů existují uznávané „hybridní zóny“.

Některé druhy motýlů rodu Heliconius vykazují dramatický geografický polymorfismus tvarů křídel, který působí jako aposematické signály propagující jejich nepoživatelnost potenciálním predátorům. Tam, kde se vyskytují odlišně vypadající geografické rasy, jsou mezirasoví hybridi běžní, zdraví a plodní. Hybridi rodu Heliconius se mohou množit s jinými hybridními jedinci a s jedinci kterékoli z rodičovských ras. Tito hybridní kříženci jsou znevýhodněni přirozeným výběrem, protože postrádají varovné zbarvení rodičovské formy, a proto se jim predátoři nevyhýbají.

Podobným případem u savců je hybrid White-Tail/Mule Deer. Hybridi nezdědí únikovou strategii ani jednoho z rodičů. White-tail Deer utíká, zatímco Mule Deer utíká. Hybridi jsou snadnější kořistí než mateřský druh.

U ptáků, zdravých Galapágách Hybridi pěnkavy jsou poměrně běžní, ale jejich zobáky mají střední tvar a méně výkonné krmné nástroje než specializované zobáky rodičovských druhů, takže prohrávají v soutěži o potravu. Po velké bouři v roce 1983 se místní stanoviště změnilo tak, že začaly vzkvétat nové typy rostlin, a v tomto změněném stanovišti měli hybridi výhodu oproti ptákům se specializovanými zobáky – což demonstrovalo roli hybridizace při využívání nových ekologických výklenků. Pokud je změna podmínek prostředí trvalá nebo je natolik radikální, že rodičovské druhy nemohou přežít, stávají se hybridi dominantní formou. Jinak se rodičovské druhy znovu usadí, když se změna prostředí obrátí, a hybridi zůstanou v menšině.

Přírodní hybridy se mohou objevit, když je druh vysazen do nového prostředí. V Británii dochází k hybridizaci původního evropského jelena červeného a vysazeného čínského jelena sika. Ochránci přírody chtějí chránit jelena červeného, ale životní prostředí upřednostňuje geny jelena sika. Podobná situace je u kachen bělohlavých a kačen rudých.

Vyjádření rodičovských znaků u hybridů

Když se dva odlišné typy organismů rozmnožují mezi sebou, výslední hybridi mají typicky střední znaky (např. jeden rodič má červené květy, druhý bílé a hybrid růžové květy). Běžně hybridi také kombinují znaky viděné pouze samostatně u jednoho nebo druhého rodiče (např. ptačí hybrid může kombinovat žlutou hlavu jednoho rodiče s oranžovým břichem druhého). Většina znaků typického hybrida je jednoho z těchto dvou typů, a tak v přísném slova smyslu nejsou ve skutečnosti nové. Střední znak se však liší od znaků viděných u rodičů (např. růžové květy právě zmíněného středního hybridu nejsou viděny ani u jednoho z jeho rodičů). Stejně tak kombinované znaky jsou nové, když se na ně pohlíží jako na kombinaci.

U hybrida se jakýkoliv znak, který spadá mimo rozsah rodičovské variace, označuje jako heterotický. Heterotičtí hybridi mají nové znaky, to znamená, že nejsou střední. Pozitivní heteróza produkuje robustnější hybridy, mohou být silnější nebo větší; zatímco termín negativní heteróza odkazuje na slabší nebo menší hybridy. Heteróza je běžná u zvířecích i rostlinných hybridů. Například hybridi mezi lvem a tygřicí („ligers“) jsou mnohem větší než kterýkoli z obou původců, zatímco tygr (lvice × tygr) je menší. Také hybridi mezi bažantem obecným (Phasianus colchicus) a drůbeží domácí (Gallus gallus) jsou větší než kterýkoli z jejich rodičů, stejně jako hybridy produkované mezi bažantem obecným a slepicí bažantem zlatým (Chrysolophus pictus). Spurs se u hybridů prvního typu nevyskytují, i když se vyskytují u obou rodičů.

Když se populace hybridizují, často jsou hybridy první generace (F1) velmi jednotné. Obvykle jsou však jednotliví členové následujících hybridních generací značně variabilní. Vysoká míra variability v přirozené populaci pak svědčí o hybriditě. Výzkumníci využívají tuto skutečnost ke zjištění, zda je populace hybridního původu. Jelikož se taková variabilita obvykle vyskytuje až u pozdějších hybridních generací, existence variabilních hybridů je také známkou toho, že dotyčné hybridy jsou plodné.[citace nutná]

Genetické mísení a vymírání

Regionálně vyvinutým ekotypům může hrozit zánik, pokud se do nich vloží nové alely nebo geny, které tento ekotyp mění. Tomu se někdy říká genetické mísení. Hybridizace a introgrese nového genetického materiálu může vést k nahrazení místních genotypů, pokud jsou hybridy zdatnější a mají šlechtitelské výhody oproti původnímu ekotypu nebo druhu. Tyto hybridizační události mohou být důsledkem vložení nepůvodních genotypů člověkem nebo prostřednictvím modifikace stanoviště, čímž se dříve izolované druhy dostanou do kontaktu. Genetické mísení může být zvlášť škodlivé pro vzácné druhy v izolovaných stanovištích, což nakonec ovlivní populaci do takové míry, že z původně geneticky odlišné populace nezůstane žádná.

Vliv na biologickou rozmanitost a bezpečnost potravin

V zemědělství a chovu zvířat zvýšilo použití konvenční hybridizace zelenou revolucí výnosy šlechtěním „vysoce výnosných odrůd“. Nahrazení lokálně původních plemen, spojené s neúmyslným křížením a křížením (mísením genetických zdrojů), snížilo genofondy různých divokých a původních plemen, což vedlo ke ztrátě genetické rozmanitosti. Vzhledem k tomu, že původní plemena jsou často dobře přizpůsobena místním extrémům v klimatu a mají imunitu vůči místním patogenům, může to znamenat významnou genetickou erozi genofondu pro budoucí šlechtění. Proto se komerční genetici rostlin snaží šlechtit „široce přizpůsobené“ kultivary, aby tuto tendenci potlačili.

Existuje řada podmínek, které omezují úspěch hybridizace, tou nejzřetelnější je velká genetická rozmanitost mezi většinou druhů. Ale u zvířat a rostlin, které jsou více příbuzné hybridizační bariéry mohou zahrnovat morfologické rozdíly, různá období plodnosti, chování a podněty při páření, fyziologické odmítnutí spermií nebo vyvíjející se embryo.[citace nutná]

Mezi překážky hybridizace v rostlinách patří rozdíly v době kvetení, různé vektory opylovačů, inhibice růstu pylových trubic, somatoplastická sterilita, cytoplazmaticko-genní mužská sterilita a strukturální rozdíly chromozomů.

Mýtické a legendární hybridy

Starověké lidové pověsti často obsahují mytologické tvory, někdy jsou popisováni jako hybridi (např. Hippogriff jako potomek gryfa a koně a Minotaurus, který je potomkem Pasiphaë a bílého býka. Častěji jsou druhem chiméry, tj. složeninou fyzických atributů dvou nebo více druhů zvířat, mytických zvířat a často lidí, bez náznaku, že jsou výsledkem křížení, např. Harpyje, mořské panny a kentauři.