섬 도마뱀의 유전자 흐름에도 불구하고 해변에서의 생활은 표현형의 분기로 이어진다

Jun 26, 2023

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 141(2023) 이 기사 인용

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작은 섬 내 제한된 공간적 분리는 관찰된 개체군 차이가 유전자 흐름을 방해하지 않고 서식지 차이로 인해 발생할 수 있음을 시사하지만 이에 대한 강력한 증거는 부족합니다. 벽도마뱀 테이라 두게시(Teira dugesii)는 마데이라 섬의 완전히 대조되는 조약돌 해변과 내륙 서식지에 살고 있습니다. 우리는 일치하는 쌍 샘플링 설계를 사용하여 4개의 해변과 인접한(<1km) 내륙 지역 사이의 형태학적 및 게놈적 차이를 조사했습니다. 해변 인구는 해당 내륙 인구보다 훨씬 더 어둡습니다. 기하학적 형태학 분석은 머리 형태의 차이를 보여줍니다. 해변 도마뱀은 일반적으로 더 넓은 주둥이를 가지고 있습니다. 시퀀싱에 의한 유전자형 분석을 통해 해변 개체군이 뚜렷한 계통을 형성한다는 가설을 거부할 수 있습니다. 베이지안 분석은 일치하는 모든 사이트 쌍에서 복제되지 않은 모델에 비해 유전자 흐름을 통합하는 모델에 대한 강력한 지원을 제공합니다. 마데이란 도마뱀은 유전자 흐름에 직면하여 서식지 간 형태학적 차이를 보여줌으로써 작은 섬 내에서 이러한 차이가 어떻게 발생하는지를 보여줍니다.

유전자 흐름은 대립유전자 빈도의 차이를 줄이고 유전자좌 전반의 연관성 붕괴를 촉진함으로써 집단 간의 분기를 방해합니다. 그럼에도 불구하고 큰가시나무1 대수리달팽이2 및 대벌레3를 포함한 일부 모델 유기체에 대한 상세한 개체군 게놈 연구는 유전자 흐름이 있을 때 어떻게 분기와 종분화가 발생할 수 있는지를 보여주었습니다. 한 가지 시나리오는 다양한 환경에 걸쳐 강력한 발산 선택이 존재한다는 것입니다. 원칙적으로 발산은 선택 중인 유전자좌 주위에 축적될 수 있는 반면, 중립 유전자좌는 유전자 흐름4에 의해 균질화됩니다. 새로운 환경이 정착된 후에도 중립 유전자 흐름이 계속된다는 경험적 증거가 있습니다5. 그러나 새로운 환경에서 적합성이 낮아지는 경우 이동에 대한 선택 등을 통해 매개되는 모든 유전자좌에서 유전자 흐름이 감소될 수도 있습니다6,7,8. 명확한 사례의 수는 상대적으로 적으며 환경 간 분기의 인구 유전체학에 대한 더 큰 통찰력을 얻으려면 새로운 모델 유기체의 식별이 필요합니다.

작은 해양 섬들은 발산과 종분화 연구를 위한 훌륭한 모델을 제공했으며, 도마뱀은 가장 자주 연구되는 척추동물 중 하나입니다. 많은 섬 종은 대륙에 비해 훨씬 더 다양한 환경을 차지하고 있으며 이는 서식지 간의 차이와 유전자 흐름을 조사할 수 있는 기회를 제공할 수 있습니다. 현재까지 진행 중인 유전자 흐름과 함께 섬 내 적응 발산을 보여주는 사례는 거의 없는 것 같습니다. 대신, 많은 연구에서는 유전자 흐름에 대한 역사적 또는 현재의 중단이 인구 발산 및 종분화에 기여했으며 잔해 눈사태 및 주요 용암 흐름과 같은 화산 사건이 종종 연루되어 있음을 보여주었습니다.

섬 내 분기가 어떻게 발생하는지에 대한 더 나은 이해는 섬 공동체가 어떻게 발전하는지 설명하는 데 중요할 수도 있습니다. 다양한 미세서식지에 대한 적응 반응은 일부 섬 내에서 서로 다른 생태형을 구성하는 종 집합의 존재를 부분적으로 설명하는 것으로 보입니다. 하지만 위에서 설명한 것처럼 공간적 격리로 인한 유전자 흐름의 중단도 중요했을 것 같습니다. 이러한 역사적 접근 방식 외에도, 단일 섬 내에서 초기 발산을 보이는 종에 대한 개체군 수준의 연구는 개체군 격리가 섬 내 진화의 전제 조건인지 여부에 대한 더 나은 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이러한 연구는 유착을 기반으로 과거 및 현재 유전자 흐름을 조사할 수 있는 방법에 의해 촉진되며, 최근 접근법은 게놈 데이터와 함께 사용하기에 매우 적합합니다. 여기서 우리는 인구 사이의 서식지 관련 발산과 그들 사이의 유전자 흐름 정도를 조사합니다.