als het gaat om soorten, zegt biologische antropoloog Rebecca Ackermann, “vergeet alles wat je geleerd hebt op de middelbare school.”
the classic textbook definition, known as the biological species concept, is een groep organismen die alleen vruchtbare nakomelingen met elkaar voortbrengen. Volgens deze regel, gedomesticeerde honden zijn een enkele soort — of teckel of Deense dog — maar een ezel en een paard zijn niet.
Ackermann, professor aan de Zuid-Afrikaanse Universiteit van Kaapstad, is voorstander van een andere definitie die niet afhankelijk is van succesvolle seks: een groep organismen die een mix van anatomische, gedrags-en genetische eigenschappen delen die hen onderscheidt van andere groepen. Maar, voegt ze eraan toe, ” vele, vele evolutionaire biologen die ik ken, vermijden vaak het woord soort volledig.”
dat komt omdat de evolutionaire boom verstrengeld is en veel organismen op divergerende takken zich nog kunnen kruisen. “Honden hebben, varkens hebben, muizen hebben. Je noemt het, en het heeft,” zegt Universiteit van Georgia evolutionair bioloog Michael Arnold. “Er zit een hybride onder elke struik.”
dat onze voorouders omvat. Genetisch bewijs heeft aangetoond dat de oude Homo sapiens kruiste met Neanderthalers en hun oostelijke neven, Denisovans, meerdere malen van 100.000 tot 40.000 jaar geleden. Neanderthalers en Denisovans paren met elkaar, en Denisovans aangesloten met een verre afstamming, nog niet bekend van fossielen, die misschien dichter bij de eerdere Homo erectus geweest.
in recente oude DNA-studies, bijna” elke keer dat een nieuw individu wordt gesequenced uit het menselijk fossiel record, “zegt Ackermann,” is er een nieuw stuk bewijs voor Gen flow.”
kruising kan een gemeenschappelijk thema in de menselijke evolutie zijn geweest, maar het is moeilijk te begrijpen vandaag, wanneer de onze is de enige Homo soort links. Om ons verleden beter te begrijpen, zijn antropologen zoals Ackermann begonnen met het onderzoeken van andere dieren die paren over klassieke biologische soortlijnen.
Er is één groot probleem met het begrip biologische soorten: Het kan niet worden toegepast op organismen die zich ongeslachtelijk voortplanten, waaronder de meeste microben. De geslachtseis vormt ook een uitdaging voor uitgestorven dieren omdat paleontologen niet kunnen zien of de dieren konden paren door naar twee vergelijkbare fossielen te kijken. Het uitsluiten van uitgestorven en aseksuele organismen betekent dat het concept van biologische soorten niet werkt voor de overgrote meerderheid van het leven dat heeft bestaan.
niettemin hebben biologen lang gepleit voor de definitie, deels omdat het past bij het heersende beeld van evolutie als een vertakte boom, waarin een enkele voorouderlijke soort uiteenloopt in verschillende afstammelingen van afstammende soorten.
“dat was een klassiek idee,” zegt Arnold. In plaats daarvan, zegt hij, moeten we erkennen dat als afstammelingen aftakken, “genen worden nog steeds uitgewisseld, ook al noemen we ze verschillende soorten.”
Interbreeding is nu waargenomen bij 10 procent van de diersoorten en 25 procent van de primaten, met inbegrip van voortdurende kruisingen tussen zulke verre verwanten als gelada en baviaanapen, waarvan de laatste gemeenschappelijke voorouder ongeveer 4 miljoen jaar geleden leefde.Arnold herkende de alomtegenwoordigheid van kruising onder primaten en schreef een decennium geleden een boek waarin werd gesteld dat hybridisatie waarschijnlijk in de menselijke evolutie voorkwam. Het ontving enkele vernietigende beoordelingen van antropologen, die dachten Homo sapiens nam geen deel aan interspecies zaken — tot enkele maanden later, toen het sequencen van het Neanderthaler genoom bleek ze deden.”ik probeerde me niet te zelfvoldaan te voelen omdat ik zo veel dingen verkeerd had tijdens mijn wetenschappelijke carrière,” herinnert Arnold zich.
What the bavianen learned Us
hoewel DNA bevestigt dat oude homininen met elkaar broeden, vertelt het niet het hele verhaal, inclusief hoe hybride nakomelingen het deden in verschillende omgevingen of samenlevingen.”we zullen nooit in staat zijn om interacties tussen archaïsche homininen en onze eigen afstamming in real time te bekijken, maar dat is iets wat we kunnen doen met niet-menselijke primaten”, zegt Jenny Tung, een biologische antropoloog aan Duke University.
Tung bestudeert bavianen in het Amboseli-bekken van Kenia. De bevolking wordt al tientallen jaren waargenomen. Hoewel het vooral gele bavianen zijn, merkten onderzoekers in de jaren tachtig af en toe Anubis bavianen op, een aparte soort die in het noorden wordt gevonden.
De afstammelingen splitsten zich ongeveer 1,4 miljoen jaar geleden op – meer dan twee keer de tijd die gedacht werd om Neanderthalers en moderne mensen te scheiden. Maar ondanks fysieke en genetische verschillen tussen de soorten, zijn hybriden gedocumenteerd onder de bavianen vruchtbaar en bloeiend.
” dat begon veel vragen op te roepen over hoe deze twee moedersoorten gescheiden van elkaar kunnen blijven als ze vrijelijk lijken te vermengen,” zegt Tung.om dit proces te begrijpen, hebben Tung en collega ‘ s voorouderlijke tests uitgevoerd — “We kijken naar Abby de baviaanpoep, en dan nemen we haar fecaal monster op en halen er DNA uit” — en vergelijken die resultaten met gedragswaarnemingen.
in de recente studie van het team hadden de 22 geteste Amboseli-bavianen 12 tot 72 procent Anubis-voorouders, waaronder individuen die op pure geel leken. De alomtegenwoordige Anubis genetische kenmerken suggereren dat de soort al honderden, zelfs duizenden generaties paren.
verdere analyse, met inbegrip van bavianen van verder weg, toonde echter aan dat hybriden alleen voorkomen in een smalle overgangszone tussen de kerngebieden van anubis en gele bavianen. Het is mogelijk, denkt Tung, dat hybride eigenschappen in deze specifieke habitat of sociale groep niet nuttig zijn elders. Bijvoorbeeld, de donkere Anubis vacht die sommige hybriden hebben kan oververhit bavianen in puur-geel grondgebied, die de neiging om warmer, droger en meer savannah-achtige vergeleken met bergachtige bossen van zuiver-anubis land. Als zo, stelt het voor dat de kruising tussen hominins ook in sommige milieu ‘ s en samenlevingen nuttig kan zijn geweest, maar niet anderen.
hoe een hybride te spotten
Ackermann onderzoekt ook bavianen, maar de hare zijn dood. Een expert in skeletale anatomie, raakte ze geïnteresseerd in hybridisatie in de vroege jaren 2000, terwijl ze botten bestudeerde van bavianen met bekende stambomen. Ze merkte dat sommige individuen er een beetje ongewoon uitzagen, alleen om hun gegevens te controleren en te ontdekken dat ze hybriden waren.
” al snel besloot ik dat ik zou proberen kwantitatief te karakteriseren wat ik zag, ” herinnert Ackermann zich.
ze hoopte skelet kenmerken te vinden die het gevolg zijn van kruisingen in het algemeen, die kunnen worden gebruikt om hybriden tussen menselijke fossielen te spotten. Het was een provocerend doel, jaren voordat genetische methoden zouden bevestigen dat hominine hybridisatie zelfs plaatsvond. Maar haar aanpak heeft een voordeel ten opzichte van zelfs de meest geavanceerde genetische analyse: Hoewel het oude DNA hybriden betrouwbaar kan identificeren, wordt het zelden bewaard in botten uit warme gebieden ouder dan 10.000 jaar. Omdat ze zich richt op zichtbare skeletkenmerken, kan Ackermann mogelijk hybride fossielen identificeren die zich uitstrekken over de meer dan 6 miljoen jaar durende geschiedenis van homininen.
opmeten van schedels van 169 gele, anubis en hybride bavianen die in gevangenschap hadden geleefd, vond ze dat hybriden niet alleen tussenproducten van de oudersoort zijn. Ze hebben echter vaak afwijkingen zoals extra of verkeerd uitgelijnde tanden. Het was logisch voor Ackermann: De ontwikkeling van hybriden zou bevelen van het genomen van beide ouders ontvangen, die in termen van wanneer bepaalde tanden of beenderen zouden moeten vormen niet zouden kunnen worden gesynchroniseerd. Deze kleine glitches zouden geen invloed hebben op de evolutionaire conditie van het individu, maar ze zouden onderzoekers kunnen tippen aan een hybride.
Ackermann vond dezelfde ontwikkelingskwaliteiten bij diverse zoogdiergroepen zoals gnoes en gorilla ‘ s. Toen paste ze haar methode toe op menselijke voorouders.antropologen hebben lang gedebatteerd over de vraag of bepaalde homininefossielen hybriden zouden kunnen voorstellen, maar baseerden hun argumenten meestal op de ongegronde aanname dat hybriden lijken op tussenproducten of gemiddelden van hun ouders. In een studie uit 2010 gebruikte Ackermann ontwikkelingsafwijkingen om hybride kandidaten voor te stellen, zoals 130.000 jaar oude Neanderthalers uit Kroatië met abnormale premolaren en 100.000 jaar oude moderne mensen uit Israël met eigenschappen zoals verkeerd uitgelijnde tanden en een asymmetrisch gezicht.ze bevatte ook een 35.000 jaar oude anatomisch moderne menselijke schedel uit Roemenië. Vijf jaar na Ackermann ‘ s studie, het oude DNA van een andere Homo sapiens op dezelfde plaats onthulde dat individu had een Neanderthaler voorouder slechts vier tot zes generaties terug.
Evolution In Fast Forward
Ackermann en haar collega ‘ s willen weten hoe vaak deze ontwikkeling eigenaardigheden zijn onder hybriden, en of ze blijven bestaan in volgende generaties. Haar collega ‘ s aan de Universiteit van Calgary kweekten meerdere generaties muizen uit drie ondersoorten en twee soorten voor het project. Kerryn Warren van de Universiteit van Kaapstad, een recente doctoraatsstudent van Ackermann ‘ s team, analyseerde de botten.
het project loopt nog, maar Warren ‘ s proefschrift, getiteld “Of Mice and Hominins,” biedt een preview: Hybride gemeenschappen zijn verrassend divers. Nakomelingen kunnen op één ouder of een mengsel lijken — of vormen aannemen die niet op een andere ouder lijken. Door vermenging kunnen soorten hun genen verwisselen en mixen, en de nieuwe eigenschappen die resulteren in deze ‘hoopvolle monsters’, zoals Warren en andere onderzoekers hybriden noemen, kunnen nuttige evolutionaire snelkoppelingen zijn, vooral voor onze voorouders.naarmate Homo sapiens zich wereldwijd uitbreidde, werden ze geconfronteerd met nieuwe omgevingen, voedingsmiddelen en ziekten. De migranten konden aanpassingen aan die druk hebben ontwikkeld, maar het zou vele generaties hebben gekost.sommige groepen waren echter in staat om dat proces te versnellen: door te paren met Neanderthalers en Denisovans die ze in hun nieuwe wereld tegenkwamen, konden de afstammelingen van de pas aangekomen Homo sapiens lokaal adaptieve genen hebben verworven die gerelateerd zijn aan huid-en haarkleur, metabolisme en immuniteit gedurende enkele decennia. “Dat gaat zo ver vooruit op wat je met natuurlijke selectie kunt bereiken”, zegt Ackermann. “Hybridisatie had een ernstig effect, een grote impact op mensen.”