I make a list of the best web hosting comapnies. Buy professional business templates online.

Kontaktní zóna dvou druhů ježků ve střední Evropě

rating iconHodnocení uživatelů:  / 10
NejhoršíNejlepší 
date icon Vytvořeno: 27. duben 2012
Vytisknout
category icon Kategorie: Genetika author icon Autor: Barbora Bolfíková, Pavel Hulva

Evoluce - ježek západníJežci rodu Erinaceus sehráli roli modelového taxonu při rekonstrukci fylogeografie západního Palearktu1. Fylogeografie je dobře zavedenou disciplínou, která se zaměřuje na historické příčiny vzniku recentní distribuce genealogických linií a která využívá hlavně sekvenční data a fylogenetickou metodologii. Ježci jakožto hmyzožravci byli v minulosti značně ovlivněni dramatickými změnami klimatu během kvartéru a dodnes můžeme v jejich genomu vystopovat změny, kterými jejich populace prošly během střídání dob ledových2. Tyto přelomové fylogeografické práce pomohly odhalit tři základní refugia (Pyrenejský, Apeninský a Balkánský poloostrov), kde mnoho druhů vázaných na ekosystémy temperátních lesů přežilo chladné období glaciálů a odkud se posléze, během teplejších interglaciálních období, tyto druhy šířily zpět na sever.

 V současnosti dochází na několika místech Evropy k druhotnému kontaktu takto oddělených linií. Jedním z těchto míst je právě střední Evropa, kde se setkávají například dva druhy ježků, a to ježek západní (Erinaceus europaeus), který se k nám dostal z Apeninského poloostrova, a ježek východní (Erinaceus roumanicus), který ledové doby přežil na Balkánském poloostrově. Co přesně se děje v těchto oblastech, kde u některých živočichů vznikají hybridní zóny (např. u myší), nebylo u ježků nikdy studováno. Poslední práce, které mapovaly výskyt ježků a dynamiku okrajů jejich areálu, vznikaly pod vedením prof. Kratochvíla v 70. letech3.

 

Mitochondriální DNA 

V naší studii jsme použili kombinaci mitochondriální a jaderné DNA. Mitochondriální DNA je krátká kruhová molekula, která se dědí pouze po matce, je haploidní, nedochází u ní tedy k rekombinaci. Byla vybrána oblast, která nekóduje žádný protein, proto zde častěji dochází k mutacím. Jako jaderné markery byly vybrány mikrosatelity, což jsou krátké repetitivní úseky s velmi vysokou mutační rychlostí. Mikrosatelity se v genomu vyskytují poměrně nahodile a za použití jejich kombinace se od sebe dají rozlišit jednotlivci. Všechna data byla vyhodnocována tradičními populačně genetickými přístupy, a navíc byly použity i přístupy krajinné genetiky (tzv. landscape genetics).

 

Kontaktní zóna 

Kontaktní zóna ježků rodu Erinaceus prochází napříč celou střední Evropou, přičemž v České republice je nejširší. Po srovnání dat výzkumů ze 60. a 70. let3,4 je velmi jasně patrné, že oba druhy stále hlouběji pronikají do areálu druhého druhu, čímž se kontaktní zóna stále rozšiřuje. Dnes lze ježky západní nalézt již i na Slovensku podobně jako ježky východní v Německu. Není tak příliš překvapující, že v České republice oba druhy geneticky vykazují známky recentní expanze. Znatelnější se však zdají u méně hojného ježka východního, který se vyskytuje především v nížinách. Jedná se o druh, který je spíše stepní, kdežto ježek západní je považován za druh více vázaný na lesy. Nížiny taktéž mohou sloužit jako expanzní koridory. Nicméně byly nalezeny lokality, ve kterých se oba druhy vyskytovaly současně (např. Praha-Jižní Město, Ostrava-Poruba, atd.). 

 

Evoluce - analýza krajinné genetiky

a) v jaderných datech pro ježka západního nebyl nalezen žádný signál, b) u ježka východního byly zjištěny 2 jaderné subpopulace – na východě a západě, c) mitochondriální DNA u ježka západního vytvořila mozaikovitou strukturu, d) u ježka východního byl signál mitochondriální DNA  podobný jako u jaderných dat.

 

Hybridizace

Mezi odborníky i laiky, kteří přicházejí do kontaktu s ježky, velmi dlouhou dobu panovalo přesvědčení, že se na území České republiky oba druhy mezi sebou běžně kříží. Ne vždy je však snadné od sebe tyto noční savce rozeznat. Morfologické znaky, jako zbarvení, uspořádání bodlin nebo kresba na čenichu, bývají značně variabilní, a navíc se během dospívání výrazně mění. Teprve genetická data nám umožnila detailněji prozkoumat takto zásadní oblast ježčího života. Mezi 200 vzorky z celé České republiky nebyl zjištěn žádný hybridní jedinec. Při srovnání s běžnou frekvencí výskytu hybridních jedinců různých kategorií v hybridních zónách jiných druhů se dá konstatovat, že oba druhy ježků se na našem území recentně nekříží, nebo že je úroveň genového toku velice nízká. Z literatury však víme, že mezidruhové křížení je u ježků možné a že i tito potomci jsou dále plodní. S úspěchem proběhl i experiment zpětného křížení čistého ježka východního a F1 hybrida5. Tyto výsledky ukázaly, že u ježků existují úplné reprodukčně izolační bariéry. V tuto chvíli však není známo, jakým způsobem se oba druhy mezi sebou rozeznávají. S největší pravděpodobností zde významnou roli hraje olfaktorická komunikace -  samci jsou samicemi přitahováni jen při estru, a to zřejmě prostřednictvím pachu poševního sekretu5. Podstatný vliv může mít i akustická komunikace, pářící rituály, či načasování doby reprodukce, avšak tato oblast ježčí biologie nebyla v minulosti podrobněji zkoumána.

 

Populační struktura a demografie 

Krajinná genetika je nový přístup, který popisuje zejména vliv recentních procesů na distribuci genetické variability a který využívá nejčastěji mikrosatelitová data a postupy populační genetiky. Na rozdíl od ní však jako jednotky vstupující do analýz používá individua a populace definuje až následně. Ačkoli se oba přístupy částečně překrývají, umožňují studovat různé biologické otázky.

Výzkumy tohoto typu byly doposud skromné a dostupné jen pro ježka západního ve Velké Británii6, která představuje extrémní okraj areálu a prostředí již modifikované člověkem. V této práci autoři zjistili omezení genového toku mezi osmi malými populacemi interpretované v souvislosti s fragmentací krajiny vlivem antropogenní činnosti. V České replice se naskýtá jedinečná možnost mezidruhového srovnání populační struktury. U ježka západního ukazují mitochondriální data na jednu subpopulaci na západě zkoumané oblasti. Východněji, čili za hranicí Vltavy a Labe, se pak vytvořila mozaikovitá struktura dalších dvou subpopulací. V jaderných datech však nebyl nalezen žádný signál, což ukazuje na homogenní populaci. Tento kontrastující výsledek může být dán omezeným genovým tokem u samic, který má za následek evoluci substruktury v maternálně dědičných mitochondriálních markerech.

Z telemetrických studií je známo, že samice mají až poloviční domovský okrsek oproti samcům a že se pohybují na menší vzdálenosti7. Bohužel podobné studie zcela chybí u ježka východního. Genetická data totiž překvapivě ukázala u tohoto druhu zcela jiný typ signálu v použitých markerech. Výstup analýz pro jaderná i mitochondriální data byl velmi podobný, poukázal na jednu subpopulaci na východě a na druhou na západě zkoumaného území, což může být dáno buď jiným prostorovým chováním a menšími rozdíly mezi samci a samicemi u tohoto druhu, nebo se může jednat o důsledek náhlé expanze, kterou následovalo zmenšení populační velikosti a ztrátu genetické variability.

 

Speciace a evoluční historie 

Paleontologický výzkum datuje vznik kontaktní zóny do období Boreálu (před 9 000–8 000 lety) a nepřítomnost mladších nálezů ježka východního vysvětluje neobjevením fosilního záznamu pouze v dané práci8. Vzhledem k velmi malým rozdílům mezi oběma druhy mohou autoři přistoupit k druhovému určení na základě lokality. Historie současného rozšíření ježků je však velmi komplikovaná, a proto v tomto typu studií může docházet k nepřesnostem. Při srovnání genetické struktury obou druhů se doopravdy zdá, že se ježci západní ve střední Evropě vyskytovali mnohem dříve než ježci východní, jejichž příchod koreluje s počátkem neolitického odlesňování (před 5 000 lety). Oba zmíněné druhy se dostaly do kontaktu i v Rusku a v Estonsku - parametry a historie této kontaktní zóny jsou však málo známé. Víme pouze, že zde došlo k nálezu pouze jednoho hybridního jedince9, což může být dáno pozdějším vznikem této zóny, a tudíž zatím nedostatečným formováním reprodukčně izolačních bariér, či se mohlo jednat o ojedinělý, náhodný nález.

 

Citované zdroje 

Originální článek: Microevolution of sympatry: landscape genetics of hedgehogs Erinaceus europaeus and E. roumanicus in Central Europe

1Hewitt, G. M. 2000. The genetic legacy of the Quaternary ice ages. Nature 405: 907–913

2Seddon J. M., Santucci F., Reeve N. J. & Hewitt G. M. 2001. DNA footprints of European hedgehogs, Erinaceus europaeus and E. concolor: Pleistocene refugia, postglacial expansit and colonization routes. Mol Ecol 10: 2187–2198

3Kratochvíl J. 1975. Zur Kenntnis der Igel der Gattung Erinaceus in der ČSSR (Insectivora, Mamm.). Zool listy 24: 297–312

4Kratochvíl J. 1966. Zur Frage der Verbreitung des Igels (Erinaceus) in der ČSSR. Zool listy 15: 291304

5Poduschka W., & Poduschka C. 1983. Kreuzungsversuche an mitteleuroäischen Igeln Säugetierkdl Mitt 3: 1–12

6Becher S. A., Griffiths R. 1997. Isolation and characterization of six polymorphic microsatellite loci in the European hedgehog Erinaceus europaeus. Mol Ecol 6: 89–90

7Reeve N. J. 1994. Hedgehogs. T. & A. D. Poyser (Natural History): London

8Sommer R. S. 2007. When east met west: the sub-fossil footprints of the west European hedgehog and the northen white–breasted hedgehog during the Late Quaternary in Europe. J Zool 273 82–89 

9Bogdanov A. S., Bannikova AA, Pirusskii Yu. M. & Formozov N. A. 2009. Genetic evidence of hybridization between West European and Northern White-breasted Hedgehogs (Erinaceus europaeus and E. roumanicus) in Moscow Region. Biol Bull 36: 647–651

 

 

 

Pro vložení komentáře se musíte přihlásit.

feed-image RSS

Zajímá Vás biologie, ekologie a evoluce? Pak je internetový vertebratologický portál Vertebratus.cz určený právě pro Vás. V článcích Vás seznámíme s novinkami a zajímavostmi z vědeckého výzkumu genetiky, morfologie i etologie ryb, obojživelníků, plazů, ptáků a savců. Své znalosti si můžete snadno otestovat i prohloubit v našich kvízech. Jsme zde pro Vás - odborníky, profesionály i laické nadšence.

Copyright © 2017 Vertebratus|obnovuje neurony. Všechna práva vyhrazena.
Joomla! je svobodný software vydaný pod licencí GNU General Public License.