Hybridilaji: enemmän kuin osiensa summa

arovisentti_alkuhärkä_visentti.jpg
Arovisentistä ja alkuhärästä risteytyi visentti. Kuvat: National Museum and Research Center of Altamira (täältä), UNESCO (täältä) ja Valéne Aure/Wikipedia.

Äskettäinen uutinen paljasti eurooppalaisen visentin (Bison bonasus) jännittävän alkuperän. Se on jääkautisen arovisentin (Bison priscus) ja alkuhärän (Bos primigenius) risteymä. Eipä ihmekään, ettei sen esimuodoista käyviä fossiileja ole yrityksistä huolimatta löytynyt.

Uutisen yhteydessä menin eräässä Facebook-keskustelussa väittämään, että aikaisemmin tunnettiin vain yksi risteymästä syntynyt uusi nisäkäslaji, aaltojuovadelfiini (Stenella clymene). Olin tietenkin väärässä, kuten minulle pian ystävällisesti kerrottiin. Tarkempi selvittely osoitti, että nisäkäsristeymistä on syntynyt paljon muutakin: suolaa syöviä jyrsijöitä, pasifistiapinoita ja punaisia susia. Me nisäkkäät olemme ilmeisesti kokeilunhaluista väkeä.

Hybridilajeja voi syntyä kahdella tavalla. Kasveilla tapahtuu yleensä allopolyploidiaa: syntyvällä risteymällä on kopiot molempien kantalajiensa kromosomeista vähintään yhtenä, joskus useampanakin kappaleena. Niiden genomi on siis vähintään tuplasti suurempi kuin kantalajiensa. Toinen tapa on ehkä meille ajatuksena tutumpi homoploidinen risteytyminen. Siinä kantalajien kromosomit sekoittuvat samoin kuin tavanomaisessakin suvullisessa lisääntymisessä.

Polyploidia on nisäkkäillä lähes mahdotonta. Syy on ilmeisesti geenien säätelyssä: ylimääräiset kopiot sekoittavat tarkkuutta vaativat säätelymekanismit. Erityiseksi ongelmaksi tulee X-kromosomi, kirjoittaa Venäjän tiedeakatemian L. A. Lavrenchenko katsausartikkelissaan, johon tämä artikkeli enimmäkseen perustuu. Nisäkkäillähän on kussakin solussa vain yksi aktiivinen X-kromosomi: uroksilla niitä on alkujaankin vain yksi, kun taas XX-kromosomillisten naaraiden soluissa jompi kumpi kopioista on aina sammutettu. Koska sammutettava kopio valikoituu satunnaisesti eri kudoksissa, nisäkäsnaaraat ovat oikeastaan kimeeroja: keskenään erilaisten solujen mosaiikkeja. Ylimääräiset X-kromosomit sotkevat tämän kuvion.

Sen sijaan perinteisempi risteytyminen on nisäkkäillä yleistä, etenkin lähisukuisilla lajeilla, joiden kromosomit ovat vielä riittävän samanlaisia toimiakseen yhteen. Aina tuloksena ei kuitenkaan ole uutta lajia. Hybridit voivat olla lisääntymiskyvyttömiä, kuten aasin ja hevosen risteymänä syntyvä muuli. Aika usein risteytyminen tuottaa geenivirtaa lajien välillä eli introgressiota, kun risteymät lisääntyvät jomman kumman kantalajinsa kanssa, ja näiden jälkeläiset edelleen. Siitä voi olla hyötyä tai haittaa, riippuen siitä ovatko lajilta toiselle siirtyvät alleelit edullisia vai sotkevatko ne asioita.

1280px-liger_couple
Kaksi liikeriä eteläkorealaisessa tarhassa. Kuva: Hkandy/Wikipedia, CC 3.0-lisenssi.

Risteymät eivät aina ole yksinkertaisesti vanhempiensa välimuotoja, vaan geenien säätelyn monimutkaiset mekanismit tuottavat niille aivan uusia ominaisuuksia. Esimerkiksi leijonan ja tiikerin risteymänä syntyy tiikoni (jos isä on tiikeri) tai liikeri (jos isä on leijona). Tiikoni on suunnilleen naarastiikerin kokoluokkaa. Sen sijaan liikeri kasvaa molempia vanhempiaan suuremmaksi, jopa 450-kiloiseksi möhkäleeksi.

Joskus, tietenkin harvakseltaan, käy niin, että kahden lajin risteymä löytää paikan erilaisesta ekologisesta lokerosta kuin kumpikaan kantalajinsa. Silloin syntyy aluksi vakaa hybridien populaatio, ja jos risteymät lisääntyvät mieluummin keskenään kuin kantalajiensa kanssa, myöhemmin hybridilaji. Sitä voi päältä päin olla vaikea tunnistaa kummankaan kantalajinsa lähisukulaiseksi. Dna-menetelmät ovat paljastaneet aika liudan hybridilajeja. Ensimmäinen vihje on usein se, että laji asettuu dna-sukupuissa eri paikkaan riippuen siitä, mitä genomin osaa tutkimuksessa käytetään. Hyvin vanhoja hybridisaatioita ei tietenkään tällä keinolla saada selville. Niinpä tunnetut hybridisaatiolajiutumiset tapahtuivat korkeintaan muutama vuosimiljoona sitten.

Yleisimpiä hybridilajit ovat kädellisillä, jyrsijöillä ja lepakoilla. Syynä ei ole se, että ne olisivat erityisen ennakkoluulottomia rakkausseikkailujen suhteen (vaikka toki ne saattavat olla sitäkin), vaan todennäköisesti niiden istukan rakenne. Istukalla on neljä päätyyppiä: haja-, käpy-, kiekko- ja vyöistukka. Kädellisten, jyrsijöiden ja lepakoiden kiekkoistukka (jollainen ihmiselläkin on) pitää alkion ja emon hyvin toisistaan eristettynä ja pienentää mahdollisuutta, että emon immuunijärjestelmä katsoo alkion tunkeilijaksi ja tuhoaa sen – tämähän on todellinen ongelma kaikilla eläimillä, joilla on pitkät raskausajat. Mitä suurempi geneettinen ero emon ja alkion välillä on (kuten risteytymistapauksissa) sitä suurempi hyljinnän riski. Toki osasyy hybridilajien runsauteen juuri näissä ryhmissä on varmasti sekin, että niissä on ylipäätään runsaasti lajeja. Arpaonni osuu useammin, jos ostat paljon arpoja.

Kädellisten joukossa on aika jännittäviä tapauksia. Esimerkiksi vasta vuonna 2005 nimetty kipunji (Rungwecebus kipunji) näyttäisi olevan kahden aivan erilaisen apinalajin risteymä: keltapaviaanin (Papio cynocephalus) ja valkoposkimangabin (Lophocebus). Ulkonäöltään se muistuttaa enemmän mangabia, mutta ainakaan lajin tyyppiyksilön mitokondrio-dna ei ole pelkästään samanlaista, vaan peräti identtistä paviaanin kanssa. Tässä on jo vaadittu ennakkoluulottomuutta! Senhän me apinat kyllä osaamme. Jane Goodallin kirjassa Simpanssien valtakunta on valokuva paviaanista, joka parittelee simpanssin kanssa: Goodallin mukaan moinen oli normaalia kokeilua nuorten paviaanien ja simpanssien keskuudessa. Nykyihmisissäkin on ainakin kolmen ihmislajin geenejä sekaisin, vaikkeivät risteymät olekaan johtaneet uusien lajien syntymiseen. Muutkin kädellislajit varmaan kokeilevat mahdollisuuksiaan yhtä ennakkoluulottomasti.

Hybridilajien levinneisyys on tyypillisesti pieni, ainakin aluksi. Ne syntyvät siellä, missä kantalajien levinneisyys kohtaa, ja löytävät jonkin oman ekologisen lokeron. Kipunjin tapauksessa se on vuorten ylänkömetsät. Lajia esiintyy kahdella hyvin pienellä vuoristoalueella Tansanian eteläosassa.

1280px-Macaca_arctoides.png
Yksi karhumakakin poikkeavuus on sen suvaitsevainen ja pasifistinen luonne. Tässä koko perhe katselee sopuisan keskittyneesti uroksen ruokailua. Kuva: Frans de Waal / PLoS Biology. CC 2.5-lisenssi.

Toinen tapaus on karhu- tai töpöhäntämakaki (Macaca arctoides). Sen kantalajit ovat ilmeisesti jaavanmakaki (M. fascicularis) ja jokin muinainen tiibetinmakakin (M. thibetana) ja assaminmakakin (M. assamensis) sukulainen. Sen mitokondrio-dna on jaavanmakakilta, mutta monet tuman dna:sta sekvensoidut osat puolestaan lähempänä tiibetin- ja assaminmakakeja. Ulkonäöltään ja käyttäytymiseltään karhumakaki on Lavrenchenkon mukaan ”clearly aberrant” eli selvästi poikkeava, ja kyllähän se kieltämättä aika oudolta näyttääkin. Hybridilajiksi epätavallista on, että karhumakaki on levinnyt laajalti Kaakkois-Aasiaan.

Hybridilajeiksi epäillään aasialaisista apinoista myös paria muuta makakilajia sekä kolmea Trachypithecus-suvun languria. Onhan näitä.

Sanoin artikkelin alussa, että polyploidiset hybridilajit ovat nisäkkäillä lähes mahdottomuus. Eivät kuitenkaan ihan. Sekin on tapahtunut, jyrsijöillä.

Eteläamerikkalaisesta degujen heimosta (Octodontidae) olisi tuskin kukaan kuullutkaan, ellei degu eli torvimyyrä olisi kohtuullisen suosittu lemmikki. Sen lisäksi heimoon kuuluvat esimerkiksi kividegut ja viskatsarotat. Viimeksi mainituissa on jotain omituista.

tympanoctomys_barrerae
Nuori pampaviskatsarotta. Kuva: Michael A. Mares / Wikipedia. CC 3.0-lisenssi.

Vaikuttaa siltä, että jossakin esihistorian vaiheessa kaksi tuntematonta tai sukupuuttoon kuollutta andienviskatsarottien (Octomys) suvun jäsentä on risteytynyt ja tuottanut tetraploidin, eli kromosomistoltaan tuplakokoisen jälkeläislajin. Tämä laji löydettiin Argentiinan Salar de Pipanaco-suolatasangolta vuonna 2000 ja sai nimekseen Pipanacoctomys aureus, suomeksi vaikkapa pipanaconviskatsarotta. Se puolestaan risteytyi myöhemmin andienviskatsarotan (Octomys mimax) kanssa ja onnistui jollain ilveellä tuottamaan jälleen uuden lajin – joka sittemmin lajiutui kahdeksi lajiksi. Ne ovat pampaviskatsarotta (Tympanoctomys barrerae) ja vasta vuonna 2014 löydetty sisarlaji Tympanoctomys kirchnerorum.

Polyploidiset viskatsarotat ovat hyvä esimerkki hybridilajien kyvystä tuottaa evolutiivisia innovaatioita, aivan uudenlaisia tapoja selvitä maailmassa. Kaikki kolme elävät Argentiinassa suolatasankojen liepeillä ja ovat erikoistuneet syömään halofyyttejä eli suolaisessa maassa kasvavia kasveja, mihin aniharvat muut nisäkkäät pystyvät. Niiden elimistön on siedettävä suuria määriä suolaa, vaikka ne pystyvät myös kuorimaan kasveista pois kaikkein suolaisimman pintakerroksen.

Yhtä lailla innovatiivinen tapaus on afrikkalaiseen karhorottien sukuun kuuluva mustakynsirotta (Lophuromys melanonyx). Suvun jäsenet ovat pääasiassa pieniä, pyöreäkorvaisia, punaruskeita ja äkäisiä yksineläjiä. Ne elävät kosteilla, ruohoisilla alueilla Saharan eteläpuolisessa Afrikassa.

Mustakynsirotta kuuluu lajikompleksiin, jonka jäsenillä on eri kromosomiluvut, mutta samanlaiset mitokondrio-dna:t, mikä viittaa siihen, että ne ovat risteytyneet vielä hyvän aikaa varsinaisen lajeiksi eriytymisensä jälkeen. Mustakynsirotta vaikuttaa hybridilajilta, sillä se poikkeaa räikeästi sukulaisistaan: se on suurempi, niin pitkäkorvainen että tuo mieleen jäniseläimen, väriltään vaaleanruskea ja elää kolonioissa erakkouden sijaan. Elinympäristönä sillä ovat Etiopian ylängöt, kaukana sukulaistensa yläpuolella.

Muitakin tapauksia on. Viirunaamahankkoihin – siis hedelmälepakoihin – kuuluva Artibeus schwartzi on peräti kolmen lepakkolajin sotku, josta yksi on joko tieteelle tuntematon tai sukupuuttoon kuollut. Artikkelin alussa mainittu aaltojuovadelfiini on tulos pyöriäisdelfiinin (Stenella longirostris) ja raitadelfiinin (Stenella coeruleoalba) risteytymisestä. On vaikea sanoa, kuinka se eroaa biologialtaan tai käyttäytymiseltään kantalajeistaan, koska siitä ei tiedetä juuri mitään.

bartel_usfws_pdza_rw8
Punasusi (Canis rufus). Kuva: Red Wold Recovery Program / Flickr. CC 2.0-lisenssi.

Hybridilajit venyttävät lajikäsitysten rajoja ja voivat olla hämmentäviä. Eniten julkisuutta saaneita ja kiistanalaisimpia hybridilajeja ovat ehdottomasti Pohjois-Amerikan sudet. Punasusi (Canis rufus), itäkanadansusi (C. lycaon) ja idänkojootti eli ”coywolf” ovat kaikki eriasteisia suden (C. lupus) ja kojootin (C. latrans) sekoituksia (idänkojootissa on mukana vielä ripaus kesykoiraa). Erityisesti punasusi on äärimmäisen uhanalainen ja sen pelastamiseen on syydetty paljon rahaa.

Tarkempi tutkimus on kuitenkin osoittanut, että kaikki kolme ”puolisutta” ovat hyvin nuoria, noin sadasta kenties 900 vuoteen vanhoja enemmän tai vähemmän vakaita hybridipopulaatioita. Niistä ainakin idänkojootti on ihmisen suora tuotos, sillä se on levinnyt täyttämään sukupuuton partaalle hävitettyjen susien jäljiltä vapaaksi jääneitä ekologisia lokeroita. Pitäisikö kaikki kolme siis leimata vain sekarotuisiksi susiksi ja jättää niiden suojelu sikseen? Vai ovatko ne elämänsä alkutaipaleella olevia hybridilajeja, yhtä arvokkaita kuin pidempään olemassa ollut karhumakaki tai kipunji?

Eroon tällaisista ratkaisemattomista kysymyksistä ei olla pääsemässä. Vielä tieteelle tuntemattomista nisäkäslajeista todennäköisesti monikin on alkuperältään hybridejä, onhan niiden osuus pienen levinneisyyden lajien joukossa suhteettoman suuri, ja juuri sellaisia on eniten löytämättä. Ihmisvaikutus myllää eläinten levinneisyyksiä ja tuottaa yhä uusia hybridejä, joista osa ehkä löytää oman lokeronsa jostain, missä niiden kantalajit eivät pärjäisi – vaikkapa ihmisten helmoista.


Aikaisempia artikkeleitani aihetta liipaten:

Rakkautta yli lajirajojen (13.6.2011) nisäkäs- ja linturisteymistä

Solujen mosaiikki (28.12.2012) kimeeroista

Helsingin Sanomat (30.12.2015) Uusi peto valloittaa Pohjois-Amerikkaa – idänkojootti on suden ja koiran geeneistä vahvistunut kojootti.

Lähteitä ja lisätietoa:

Lavrenchenko 2014: Hybrid Speciation in Mammals: Illusion or Reality? Biology Bulletin Reviews.

Amaral ym. 2014: Hybrid Speciation in a Marine Mammal: The Clymene Dolphin (Stenella clymene). PLoS ONE.

Burrell ym. 2009: Mitochondrial evidence for the hybrid origin of the kipunji, Rungwecebus kipunji (Primates: Papionini). Molecular Phylogenetics and Evolution.

Teta ym. 2014: A new species of the tetraploid vizcacha rat Tympanoctomys (Caviomorpha, Octodontidae) from central Patagonia, Argentina. Journal of Mammalogy.

Larsen ym. 2010: Natural hybridization generates mammalian lineage with species characteristics. PNAS.

Not Exactly Rocket Science: Holy hybrids Batman! Caribbean fruit bat is a mash-up of three species.

Luomus: nisäkkäiden suomenkieliset nimet. Useimpien nimien lähde.

2 vastausta artikkeliin “Hybridilaji: enemmän kuin osiensa summa”

  1. Käyt siis sellaisia Facebook-keskusteluja, joiden kommentit pitää tarvittaessa tukea viittauksilla tieteellisiin lähteisiin? Hienoa! ;)

    Viirunaamahankkoihin – siis hedelmälepakoihin

    Pieni tarkennus tuohon: Artibeus-suvun lepakot syövät kyllä hedelmiä, mutta eivät kuulu niihin ”varsinaisiin”, Vanhan Maailman hedelmälepakoihin (eli niihin, joita ennen kutsuttiin lentäviksi koiriksi). Ne kuuluvat neotrooppiseen Phyllostomidae-heimoon.

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s