7. MEGVITATÁS
7.4 A genetikai vizsgálatok értékelése
7.4.1. A fajcsoportok és a S. pedo evolúciós eredete
A kromoszómakészlet és elrendeződés alapján egy csoportot képeznek a következő fajok: S. ornata, S. ephippigera, S. cappadocica, S. natoliae, S. rhodiensis, S. hellenica, S.
campbelli campbelli, S. campbelli gracilis, S. rammei, külön a tetraploid és szűznemző S.
pedo fajtól. Míg a S. pedo morfológiája a S. campbelli-vel való rokonságát támasztja alá, kromoszómakészlete a S. ephippigera fajétól származhat (Warchałowska et al. 2007).
Mindenesetre ez az állítás konvergens hasonlóságon alapszik, miután sem morfológiai, sem hangtani karakterek nem támasztják alá e különbségeket. Lemonnier-Darcemont et al.
(2008) szerint a S. ornata és S. cappadocica fajok a legősibbek a Saga genuson belül, továbbá a S. rammei faj áll a legközelebb a S. pedo-hoz kromoszómaszám információk, valamint az e kongenerikus fajtól származó heterokromatin hasonlósága alapján.
A Saga fajok közül csak kettő van, mely valósznűleg para- vagy szintopikus előfordulásban áll a S. pedo-val: ezek a S. ephippigera és a S. campbelli faj (Warchałowska et al. 2009). Általában véve a Saga pedo a kongenerikus fajoktól jobban elhatárolódik, egybefüggő areája a 43° Északi szélességnél, (Balkán) északabbra, általában 500 m tfsz.
magasság felett található, azonban néhány reliktum populáció is előfordul a Balkán-félsziget közepén, a 42° Északi szélességnél délebbre is, a kongenerikus fajok területébe nyúlva (Kaltenbach 1970). Ez utóbbi közösségek mindig 1500-1800 m tszf. magasságban találhatóak, xerofita növényzettel és karbonátos talajjal összefüggésben. Amennyiben tehát a S. pedo a S. natoliae, S. hellenica, S. rammei és S. campbelli campbelli fajokkal azonos helyen fordulnak elő, csak szimpatrikus és sosem szintopikus előfordulásról beszélhetünk.
Valószínűsíthető tehát előfordulása a S. ephippigera fajjal is a Kaukázusban. Ezen adatok (illetve areájának mérete is) a S. pedo déli területekről a poszt- és interglaciális időszakban történt észak felé terjedését támasztja alá. Jelenlegi ismereteink szerint úgy tűnik, hogy a S.
104 pedo szintopikusan csak - a hozzá genetikailag és morfológiailag legközelebb álló - S.
campbelli gracilis fajjal fordul elő Románia délkeleti részében (Chobanov, személyes közlés).
A szűznemző fajoknál előfordul, hogy változékonyabbak a kongenerikus biszexuális fajoknál. Ennek egyik oka lehet a mutációk felhalmozódása a nukleáris DNS-ben a crossing-over hiánya miatt (Atchley 1977). A S. pedo esetében e tényt tojásmorfológiai adatok is alátámasztani látszanak (Kolics et al. 2007). E faj esetében továbbá a faj régebbi evolúciós kialakulása is feltételezhető, melyre a szaporodást (sperma tojásba való bejutását) szolgáló mikropylék nagy fokú hiánya utal (Sänger & Helfert 1994; Kolics et al. 2007).
Molekuláris módszerekkel a mitokondriális és nukleáris markerek információit összegezve a következő megállapításokra jutottam:
- Az európai Saga fajok monofiletikus eredetűek. A legősibb csoport az általam vizsgált minták közül az S. ephippigera-S. ornata klád.
- A S. ephippigera és S. ornata kétféle típusú ITS2 szekvenciát hordoz. Ez az egyeden belüli változékonyság az ázsiai Saga kládok jellemzője, mivel az európai fajok csak egyféle ITS2 szekvenciával bírnak. Mindkét fent említett közel-keleti faj ITS2 régiója még egy 115bp-os inzerciót is tartalmaz. A földrajzi átmenetet jól mutatja a közép-törökországi S. cappadocica faj mintázata is, mely ugyancsak tartalmazza az inzerciót. Mindez azt támasztja alá, hogy a mtDNS és nDNS markerek szerint az európai Saga vonal filogeográfiailag az ázsiai vonalból származtatható.
- A molekuláris markerek alapján készült filogenetikai analízis a legtöbb Saga taxonnak a morfológián alapuló elkülönítésének érvényességét támasztja alá. A mtDNS adatok alapján a S. ephippigera taxonon belül egy vagy több rejtett faj lehetséges; a rendelkezésre álló minták (Se9, Se26) két külön testvér fajra utalnak. A jelenlegi S. ephippigera taxon parafiletikusnak tekinthető.
- A három rokon fajt magába foglaló S. pedo, S. campbelli gracilis, S. campbelli campbelli klád jól elkülönül a többi vizsgált kládtól. A mitokondriális markerek három különálló faj létezését támasztják alá. Ezt a kisebb varianciával bíró nDNS adatok is megerősítik. A S. pedo és S. c. gracilis minták ugyanazon ITS2 haplotípussal rendelkeznek, ami nagyon közeli rokonságot feltételez. A S. c. campbelli haplotípus valamelyest különbözik a S. pedo-S.
gracilis haplotípustól (3 bp különbség). A molekuláris eredmények szerint a tetraploid S.
pedo a S. c. gracilis-populációból hasadhatott ki a genom duplikációjával.
- A molekuláris adatok eredményei alapján a következő tíz molekuláris taxonómiai egység
105 állapítható meg a Saga genuson belül: S. ephippigera (Se9), S. ephippigera (Se26), S. ornata, S. cappadocica, S. rammei, S. hellenica, S. natoliae, S. pedo, S. campbelli gracilis, S.
campbelli campbelli.
- Morfológiai, bioakusztikai és molekuláris eredmények alapján a S. campbelli gracilis alfaji rendszertani helyzete nem felel meg a taxon filogenetikai pozíciójának. A S. c. gracilis mind molekuláris, mind pedig hangtani információk alapján faji szintű különbségeket mutat a S. c.
campbelli-től, továbbá élőhelyeik szerint is elkülönülnek, ezért a következő taxon megnevezéseket tartom helyénvalónak: Saga gracilis KIS 1962 new combination, Saga campbelli UVAROV 1921, S. pedo PALLAS 1777
7.4.2 Hibridizáció lehetőségének vizsgálata a kongenerikus fajokkal
A S. pedo hímjeit korai szerzők (pl. Bérenguier 1905, Horváth 1916, Burr et al 1923) létezőnek, de nagyon ritkának vélték. Kaltenbach (1967) ellenben kongenerikus fajok hímjeinek, korábban rosszul határozott példányoknak állapította meg az általa vizsgált preparátumokat. Mindazonáltal még ma is találtató közlés S. pedo hím létezéséről (Baur et al.
2006), bár összehasonlító példányok (pl. genetikai vizsgálatokhoz) nem ismeretesek. Az obligát szűznemző fajoknál – pl. Orthoptera (pl. Poecilimon intermedius) és számos Phasmatodea faj (pl. Bacillus sp.) esetében – hímek keletkezése nem ismeretes megtermékenyítés nélkül. Ennek mechanizmusa néhány Bacillus sp. faj esetében ismert, ahol a fajok közötti rekurrens hibridizációt mindig telitokia, valamint néha poliploidizáció kíséri (Scali & Marescalchi 1987).
Ebből kifolyólag a Saga pedo hím jelenléte Svájban (Baur et al. 2006) a következőkkel magyarázható: 1. Reliktum ivaros populációk létezhetnek; 2. hibridizáció egy még fel nem fedezett kongenerikus faj populációjával; 3. egy másik faj véletlen behurcolása, mely vagy a helyi populáció egy nőstényével hibridizált, vagy ő maga lenne az úgynevezett
―Saga pedo hím‖. A S. pedo kariotípusában bekövetkezett általános változások, melyek következtében partenogén életmód alakult ki, a legutóbbi feltételezést valószínűsíti.
A S. pedo mindazonáltal sikeresen kopulál a S. hellenica, S. rammei, és S. c. campbelli fajokkal, továbbá az e párosításból származó tojások életképesek, vizsgálataimban fejlődésnek indultak (Kolics et al. 2008a). Lemonnier-Darcemont & Darcemont (2007) vizsgálatai szerint egy S. rammei és S. pedo példánnyal történt pároztatásból életképes hibridek keletkeztek. Kísérletükben a kopulált S. pedo nőstény tojásaiból hat hím kelt ki,
106 melyek közül sikerült imágó egyedeket felnevelniük. Ezek a példányok (n=3) test-, pronotum- és a tegmen-hosszának, valamint a szárnyának alapján három fajjal mutatott hasonlóságot: S.
hellenica, S. rammei és S. campbelli campbelli. Kariogámiai vagy DNS vizsgálatot nem végeztek.
Az alkalmazott primerkombinációkkal egyik utód hibrid státuszát sem sikerült igazolni. Minthogy a fluoMEP módszer nagy szamú (10-100) rövid szekvenciát szaporít fel a genom különböző részeiből, felettebb valószínűtlen, hogy a S. c. campbelli örökítő anyagára jellemző fragmentek teljesen hiányoztak volna az alkalmazott primerkombinációkkal. Egy valódi vagy részleges hibridnek elegendő genetikai anyagot kellett volna tartalmaznia bármelyik szülőből ahhoz, hogy a felszaporított régió, attól függően, hogy hetero- vagy homozigóta-e, változatosabb, és ne teljesen az anyaival azonos mintázatot adjon.
Ezért nyilvánvaló, hogy a nagyban különböző apai és anyai minták közül csakis az anya (S.
pedo) mintázata volt jelen a vizsgált hibridesélyes utódban. Ebből kifolyólag az utód nagy valószínűséggel nem hibridizációval keletkezett.
Vizsgálataink szerint a genetikai távolság a S. rammei és S. pedo fajok közötti kapcsolatban nagynak bizonyult, s ez valamivel kisebb mértékben igaz a S. pedo és a S. c.
campbelli fajok viszonyára is. Ezen adatok tehát megerősítik a fluoMEP vizsgálatok során kapott eredményeket. Összevetve genetikai eredményeinket a Lemonnier et al. (2008) által közöltekkel, miszerint hím egyedek jelennek meg a S. pedo S. rammei fajjal történő párzásából, nem kizárható, hogy a kongenerikus fajjal való indukált párzásból a S. pedo- fajnak a hímjét hozza elő.