Hybridné zóny sú oblasti, kde sa stretávajú a krížia príbuzné druhy. Hybridizácia sa často spája s narušením životného prostredia, či už prírodným alebo spôsobeným človekom, pretože umožňuje sekundárny kontakt medzi pôvodne izolovanými druhmi. Pre biológov ide o jedinečnú príležitosť sledovať procesy spojené so vznikom nových druhov: od prenosu génov (hybridizácia, introgresia), cez stratu genetickej identity pôvodných populácií, až po polyploidizáciu – vznik organizmov s viac než dvoma sadami chromozómov – a napokon speciáciu, teda samotný vznik nových druhov.
Rod Cardamine je v tomto smere výnimočný. Polyploidizácia tu zohráva kľúčovú úlohu v diverzifikácii, a navyše sa v ňom nachádza jeden z mála dobre zdokumentovaných prípadov vzniku alopolyploidných druhov za posledné tri storočia.
Najnovší prípad medzidruhovej hybridizácie – triploidný hybrid Cardamine × rhodopea – bol objavený v bulharských pohoriach. Už náš pilotný prieskum naznačil, že evolučné vzorce v tejto oblasti sú zložitejšie, než sa pôvodne predpokladalo. Viaceré druhy Cardamine tu totiž žijú v sympatrii alebo v tesnej blízkosti, čo zvyšuje potenciál medzidruhového toku génov.
V našej štúdii sme skombinovali cytogenetické a genomické metódy a objavili mimoriadne rozsiahlu hybridizáciu, do ktorej vstupujú až štyri rodičovské druhy. Ich potomstvo je prevažne triploidné (má tri sady chromozómov). Zistili sme, že tieto triploidy vznikajú opakovane a na viacerých miestach nezávisle od seba. Niektoré sú autotriploidy (vznikajú v rámci jedného druhu), iné alotriploidy (kombinujú genómy viacerých druhov).
Kľúčovým hráčom je v tomto systéme Cardamine rivularis. Tento druh často produkuje neredukované samičie gaméty – vajíčka s dvojnásobným počtom chromozómov – čo umožňuje po opelení inými diploidnými druhmi vznik širokej škály triploidov. Zároveň sa však vystavuje riziku ekologického vytlačenia úspešnými hybridmi a tzv. genetickému „swampingu“, pri ktorom génový tok nahrádza jedinečnú genetickú výbavu pôvodného druhu hybridnými genotypmi, čo môže viesť k vyhynutiu čistej rodičovskej formy.
Hybridy, ktoré sme skúmali, vykazujú vysokú genetickú variabilitu, vyskytujú sa vo veľkých počtoch, sú čiastočne plodné a navyše sa efektívne šíria aj klonálne. To im dáva značný evolučný potenciál – môžu sa dlhodobo udržať a v niektorých prípadoch sa stať základom pre vznik nových polyploidných druhov.
Tieto hybridné zóny preto predstavujú unikátne prírodné laboratórium, kde môžeme sledovať, ako sa v reálnom čase formujú nové evolučné línie a aké mechanizmy stoja za vznikom polyploidov.
Odkaz na štúdiu: https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.70575
Text: B. Šingliarová
Foto a grafický abstrakt: B. Šingliarová a J. Zozomová-Lihová
Financované z programu EÚ NextGenerationEU prostredníctvom Plánu obnovy a odolnosti pre Slovensko v rámci projektu č. 09I03-03-V04-00489 (pre JZ-L).
