Hybridization may drive rare taxa to extinction through genetic swamping, where the rare form is replaced by hybrids, or by demographic swamping, where population growth rates are reduced due to the wasteful production of maladaptive hybrids. Conversely, hybridization may rescue the viability of small, inbred populations. Understanding the factors that contribute to destructive versus construc- tive outcomes of hybridization is key to managing conservation concerns. Here, we survey the literature for studies of hybridization and extinction to identify the ecological, evolutionary, and genetic factors that critically affect extinction risk through hybridization. We find that while extinction risk is highly situation dependent, genetic swamping is much more frequent than demographic swamping. In addition, human involvement is associated with increased risk and high reproductive isolation with reduced risk. Although climate change is predicted to increase the risk of hybridization-induced extinction, we find little empirical support for this prediction. Similarly, theoretical and experimental studies imply that genetic rescue through hybridization may be equally or more probable than demographic swamping, but our literature survey failed to support this claim. We conclude that halting the introduction of hybridization-prone exotics and restoring mature and diverse habitats that are resistant to hybrid establishment should be management priorities.
Titre de la review
Hybridation et extinction
Hybridation et extinction
Résumé de la review
L'hybridation peut maintenir ou augmenter la diversité (zones hybrides stables, sauvetage génétique, etc.), ou au contraire, réduire cette diversité par l'effondrement des barrières de reproduction, la fusion de lignées évolutives distinctes et conduire alors à l'extinction de populations ou d'espèces. L'hybridation peut entraîner l'extinction d'une espèce de deux manières :
Les auteurs passent ici en revue les recherches effectuées sur l'hybridation et l'extinction depuis une vingtaine d'années, donnent un bref aperçu des résultats de cette enquête et les intègrent à une exploration plus large de la théorie, ainsi que des facteurs écologiques, évolutifs et génétiques pouvant avoir un impact sur le risque d'extinction par hybridation.
L'étude de la littérature a montré que l'inondation génétique était la cause la plus fréquente d'extinction par hybridation et que la disparition était plutôt locale que globale. De plus, la plupart des recherches se sont concentrées sur l'hybridation interspécifique plutôt que intraspécifique. Cependant, le statut taxonomique de l'espèce hybride ne semble pas affecter les résultats prévus dans cette enquête. Par ailleurs, l'hybridation se produit généralement sur une longue période. Cela peut augmenter le risque de dépression hybride car des allèles étrangers et éventuellement inadaptés seront continuellement introduits dans la population.
La review s'intéresse ensuite aux déterminants du risque d'extinction liés à l'hybridation. En effet, des études ont montré que l'hybridation constituait une menace pour la persistance des populations et que certains facteurs génétiques et écologiques ont une incidence sur la probabilité et la rapidité de l'extinction. Afin d'aborder ces questions, les auteurs se sont focalisés sur des études plus théoriques. La fréquence des extinctions induites par l'hybridation, par rapport aux résultats d'hybridation préservant ou augmentant la biodiversité, a également été étudiée.
Par la suite, la review décrit une partie de la littérature empirique établissant un lien entre les activités humaines (agriculture, introduction de taxons non-indigènes, perturbation de l'habitat et changement climatique) et le risque d'extinction par hybridation, ainsi que certains facteurs sous-jacents.
Enfin, dans une dernière partie, les auteurs se sont intéressés à la notion de sauvetage génétique et à la dépression hybride. En effet, bien que cette étude se concentre sur les menaces potentielles de l'hybridation, dans certaines conditions, l'hybridation peut "sauver" les petites populations consanguines en améliorant leur fitness. Cette stratégie est toutefois peu utilisée en raison du risque de dépression hybride, qui augmente avec la divergence génétique des populations. La dépression hybride peut résulter de la perturbation de l'adaptation locale, de la rupture de complexes de gènes co-adaptés ou encore de l'expression d'incompatibilités hybrides (incompatibilités Dobzhansky-Müller, réarrangements chromosomiques, éléments génétiques égoïstes, etc.). De plus, d'après l'étude de la littérature réalisée ici, le sauvetage génétique apparaît être un résultat rare. Ceci peut être expliqué par un biais dû aux termes de recherches utilisés pour cette enquête, mais peut aussi refléter la rareté de ce résultat dans les populations naturelles. Les études théoriques et empiriques montrent également que le sauvetage génétique dépend fortement du contexte de l'hybridation et des effets ultérieurs de la sélection.
L'hybridation peut maintenir ou augmenter la diversité (zones hybrides stables, sauvetage génétique, etc.), ou au contraire, réduire cette diversité par l'effondrement des barrières de reproduction, la fusion de lignées évolutives distinctes et conduire alors à l'extinction de populations ou d'espèces. L'hybridation peut entraîner l'extinction d'une espèce de deux manières :
Les auteurs passent ici en revue les recherches effectuées sur l'hybridation et l'extinction depuis une vingtaine d'années, donnent un bref aperçu des résultats de cette enquête et les intègrent à une exploration plus large de la théorie, ainsi que des facteurs écologiques, évolutifs et génétiques pouvant avoir un impact sur le risque d'extinction par hybridation.
L'étude de la littérature a montré que l'inondation génétique était la cause la plus fréquente d'extinction par hybridation et que la disparition était plutôt locale que globale. De plus, la plupart des recherches se sont concentrées sur l'hybridation interspécifique plutôt que intraspécifique. Cependant, le statut taxonomique de l'espèce hybride ne semble pas affecter les résultats prévus dans cette enquête. Par ailleurs, l'hybridation se produit généralement sur une longue période. Cela peut augmenter le risque de dépression hybride car des allèles étrangers et éventuellement inadaptés seront continuellement introduits dans la population.
La review s'intéresse ensuite aux déterminants du risque d'extinction liés à l'hybridation. En effet, des études ont montré que l'hybridation constituait une menace pour la persistance des populations et que certains facteurs génétiques et écologiques ont une incidence sur la probabilité et la rapidité de l'extinction. Afin d'aborder ces questions, les auteurs se sont focalisés sur des études plus théoriques. La fréquence des extinctions induites par l'hybridation, par rapport aux résultats d'hybridation préservant ou augmentant la biodiversité, a également été étudiée.
Par la suite, la review décrit une partie de la littérature empirique établissant un lien entre les activités humaines (agriculture, introduction de taxons non-indigènes, perturbation de l'habitat et changement climatique) et le risque d'extinction par hybridation, ainsi que certains facteurs sous-jacents.
Enfin, dans une dernière partie, les auteurs se sont intéressés à la notion de sauvetage génétique et à la dépression hybride. En effet, bien que cette étude se concentre sur les menaces potentielles de l'hybridation, dans certaines conditions, l'hybridation peut "sauver" les petites populations consanguines en améliorant leur fitness. Cette stratégie est toutefois peu utilisée en raison du risque de dépression hybride, qui augmente avec la divergence génétique des populations. La dépression hybride peut résulter de la perturbation de l'adaptation locale, de la rupture de complexes de gènes co-adaptés ou encore de l'expression d'incompatibilités hybrides (incompatibilités Dobzhansky-Müller, réarrangements chromosomiques, éléments génétiques égoïstes, etc.). De plus, d'après l'étude de la littérature réalisée ici, le sauvetage génétique apparaît être un résultat rare. Ceci peut être expliqué par un biais dû aux termes de recherches utilisés pour cette enquête, mais peut aussi refléter la rareté de ce résultat dans les populations naturelles. Les études théoriques et empiriques montrent également que le sauvetage génétique dépend fortement du contexte de l'hybridation et des effets ultérieurs de la sélection.
Rigueur de la review
Cette review étudie les conséquences de l'hybridation sur les populations en se basant sur de nombreuses recherches effectuées depuis environ 20 ans. Afin de réaliser cette étude de la littérature, les auteurs utilisent cependant les mots clés "hybridation" et "extinction". La review n'est donc pas très objective sur le sujet car les recherches trouvées porteront principalement sur les effets fortement négatifs de l'hybridation. De plus, bien que de nombreuses prédictions théoriques aient été faites sur les facteurs écologiques, génétiques et évolutifs qui devraient affecter le risque d'extinction associé à l'hybridation, la validation expérimentale de ces prédictions reste rare.
Cette review étudie les conséquences de l'hybridation sur les populations en se basant sur de nombreuses recherches effectuées depuis environ 20 ans. Afin de réaliser cette étude de la littérature, les auteurs utilisent cependant les mots clés "hybridation" et "extinction". La review n'est donc pas très objective sur le sujet car les recherches trouvées porteront principalement sur les effets fortement négatifs de l'hybridation. De plus, bien que de nombreuses prédictions théoriques aient été faites sur les facteurs écologiques, génétiques et évolutifs qui devraient affecter le risque d'extinction associé à l'hybridation, la validation expérimentale de ces prédictions reste rare.
Ce que cette review apporte au débat
Cette review apporte de nombreux arguments montrant que l'hybridation pourrait entraîner l'extinction de certaines populations ou espèces : dépression hybride, inondation démographique ou génétique. Un grand nombre de recherches portant sur le sujet sont ainsi mises en avant et les risques sont étudiés tout aussi bien d'un point de vue empirique que théorique. De plus, la review affirme que le risque d'extinction serait plus élevé lorsque l'hybridation/introgression est dirigée vers des espèces menacées. Toutefois, les auteurs soulignent l'existence de certaines études théoriques et expérimentales mettant en avant le potentiel du sauvetage génétique, et donc de l'hybridation, pour la biologie de la conservation. Cependant, l'étude bibliographique réalisée ici ne permet pas de confirmer cette affirmation.
Cette review apporte de nombreux arguments montrant que l'hybridation pourrait entraîner l'extinction de certaines populations ou espèces : dépression hybride, inondation démographique ou génétique. Un grand nombre de recherches portant sur le sujet sont ainsi mises en avant et les risques sont étudiés tout aussi bien d'un point de vue empirique que théorique. De plus, la review affirme que le risque d'extinction serait plus élevé lorsque l'hybridation/introgression est dirigée vers des espèces menacées. Toutefois, les auteurs soulignent l'existence de certaines études théoriques et expérimentales mettant en avant le potentiel du sauvetage génétique, et donc de l'hybridation, pour la biologie de la conservation. Cependant, l'étude bibliographique réalisée ici ne permet pas de confirmer cette affirmation.
Remarques sur la review
Notons que la littérature étudiée ici porte principalement sur l'hybridation interspécifique, avec des espèces adaptées à différents environnements, relativement divergentes génétiquement et/ou ne subissant pas de dépression de consanguinité. Concernant le sauvetage génétique, il n'est donc peut-être pas surprenant que très peu de cas soit observés ici.
Notons que la littérature étudiée ici porte principalement sur l'hybridation interspécifique, avec des espèces adaptées à différents environnements, relativement divergentes génétiquement et/ou ne subissant pas de dépression de consanguinité. Concernant le sauvetage génétique, il n'est donc peut-être pas surprenant que très peu de cas soit observés ici.
Figure
Lorsque des lignées rares (fleurs rouges) et communes (fleurs jaunes) entrent en contact, l'hybridation peut entraîner l'extinction locale (ou globale) de la lignée rare par le biais de (A) l'inondation démographique, où des individus hybrides inadaptés (fleurs oranges clairs et foncés) sont entièrement supprimés et avec eux, tous les allèles de la lignée rare, ou de (B) l'inondation génétique, où les hybrides sont au moins partiellement fertiles et viables et remplacent les génotypes parentaux purs. Notons que l'inondation démographique entraîne l'extinction de la population ou de la lignée, alors que l'inondation génétique entraîne l'extinction des génotypes parentaux purs (c'est à dire l'extinction du génome), mais pas des allèles eux-mêmes. Les pourcentages de génotypes rares, communs et hybrides par génération sont représentés dans des barres codées par couleurs situées à droite de la figure. (Todesco et al. 2016)
Lorsque des lignées rares (fleurs rouges) et communes (fleurs jaunes) entrent en contact, l'hybridation peut entraîner l'extinction locale (ou globale) de la lignée rare par le biais de (A) l'inondation démographique, où des individus hybrides inadaptés (fleurs oranges clairs et foncés) sont entièrement supprimés et avec eux, tous les allèles de la lignée rare, ou de (B) l'inondation génétique, où les hybrides sont au moins partiellement fertiles et viables et remplacent les génotypes parentaux purs. Notons que l'inondation démographique entraîne l'extinction de la population ou de la lignée, alors que l'inondation génétique entraîne l'extinction des génotypes parentaux purs (c'est à dire l'extinction du génome), mais pas des allèles eux-mêmes. Les pourcentages de génotypes rares, communs et hybrides par génération sont représentés dans des barres codées par couleurs situées à droite de la figure. (Todesco et al. 2016)
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