Genetisk inkompatibilitet
Genetisk inkompatibilitet beskriver processen genom vilken parning ger avkommor som är icke-livsdugliga, benägna att drabbas av sjukdomar eller genetiskt defekta på något sätt. I naturen har djur dåligt råd att ägna kostsamma resurser för liten eller ingen belöning, alltså har parningsstrategier utvecklats för att tillåta honor att välja eller på annat sätt bestämma kompisar som är mer benägna att resultera i livskraftiga avkommor.
Polyandry , till exempel, när en hona parar sig med två eller flera hanar under en period av sexuell mottaglighet, minskar chansen att en singulär partner är genetiskt inkompatibel. Exakt hur honor bestämmer kompatibla gener före parning är inte helt förstått, men olika mekanismer har föreslagits, såsom feromoner och manligt utseende och/eller uppvaktningsbeteende.
Det antas också att sexuellt urval kan fortsätta efter parning, det så kallade "kryptiska kvinnliga valet", så kallat för att det äger rum i kroppen och inte direkt kan observeras. I detta scenario kan inkompatibla manliga spermier avvisas av honan.
Genetisk inkompatibilitet kan konstrueras av forskare för att kontrollera skadedjur som myggor och fruktflugor.
Infertilitet
Konceptet med kryptiska kvinnliga val introducerades för det vetenskapliga samfundet i början av 1990-talet och är komplicerat och erbjuder en ny förklaring till infertilitet. Icke-additiva genetiska effekter har ansetts vara huvudorsaken till reproduktiv isolering mellan arter. Nyare studier har kommit fram till att i jämförelse med additiva genetiska effekter har icke-additiva genetiska effekter en viktigare roll för fertilitet och embryonöverlevnad. Som ett resultat av detta har vissa forskare dragit slutsatsen att snarare än att generna från enbart honan eller generna hos hanen är orsaken till att paret är infertilt, är det ett resultat av deras geners förhållande och kompatibilitet. Således kan vissa manliga genotyper ha en högre framgångsgrad för befruktning med vissa kvinnliga genotyper snarare än andra.
Vissa alleler som paras ihop kan leda till fullständig reproduktionssvikt/inkompatibilitet som ett resultat av differentiell kompatibilitet mellan olika varianter. En annan bidragande faktor till inkompatibilitet är baserad på ytkolhydraterna hos könscellerna. Flera studier har visat att den fysiska kontakten mellan spermierna och ägget kan orsaka en kemisk reaktion hos honan. Denna reaktion inträffar när ägget kommer i kontakt med icke-kompatibla ytglykaner och kan påverka spermiernas potential för befruktning genom att orsaka strukturella förändringar i spermiernas ytglykaner.
Fruktflugor
Det finns många andra faktorer som också kan bidra till inkompatibiliteten hos manliga och kvinnliga haplotyper i ett embryo. Till exempel bär vissa hanar av Drosophila melanogaster (fruktflugor) en drivallel som i genomsnitt resulterar i att de producerar 50 % mindre livskraftiga spermier än sina motsvarigheter som inte är heterozygota för allelen. Inte bara är avkommor till heterozygota hanar mindre genetiskt konkurrenskraftiga, om både hanen och honan är heterozygota kommer deras avkommor att vara antingen omöjliga eller infertila
Rose Bitterlings
Ett exempel på hur indirekta icke-additiva gener påverkar fertiliteten kommer från ett team av forskare som undersökte hur honan Rhodeus Ocellatus (Rose Bitterlings) använder sig av partnerval och MHC-genens roll i det beslutet. Efter att ha låtit honor och hanar para sig, samlade de DNA från alla vuxna bitterlingar samt deras avkommor. Uppgifterna visade att kvinnor var mer benägna att välja män vars MHC-gen var olik deras. Avkomman som kom från ett par som hade olika MHC-gener hade högre överlevnadsfrekvens. Även om dessa forskare inte testade denna teori, spekulerade de att han kanske under hanens uppvaktning skingra luktsignaler från MHC-genen som hjälper kvinnan i hennes beslutsprocess
Möss
DDK är en dödlig fenotyp hos Mus Domesticus ( husmöss) som leder till utvecklingsavvikelser och så småningom försämring av embryot när honor med fenotypen parar sig med hanar som bär andra inavlade stammar. Forskare har upptäckt att uttrycket av denna inkompatibilitet inom embryot beror på den faderliga allelen av DDK-syndromet. Om den faderliga allelen är kompatibel, vilket betyder att hanen inte bär på en inavlad stam (ex. DDK-hona x icke-DDK-hane), kommer embryot att överleva. Men om hanen bär på den inkompatibla allelen kommer embryot inte att överleva.
Sympatriska färgförändringar
Genetiska färgpolymorfismer är genetiskt definierade färgformer mellan djur av samma art. För det mesta kan färgmorfer inom en population korsas utan problem. Bevis visar dock att i vissa fall är livsdugligheten hos avkomlingar av korsad färgmorf drastiskt lägre än de som uppvisar samma färg. Även om färgning är den mest uttalade uppvisningen av en viss fenotyp eftersom individer enkelt och snabbt kan differentieras till det mänskliga ögat, finns det andra faktorer som kan påverkas men inte lika lätt att identifiera.
Gouldian finkar
En grupp forskare undersökte hur överlevnaden för avkommor till Erythrura Gouldiae (Gouldian finch) påverkas när paret har gener för olika färger. De födde upp både rena och blandade par av finkarna (hos denna art är genen för att producera en rödhårig fink dominerande till den som producerar en svartfink). Efter inkubation hade ägg som producerats från blandade par 34,3 % mindre sannolikhet att kläckas jämfört med de som producerades från rena par. De blandade avkommorna som överlevde inkubationsstadiet var fortfarande i underläge, eftersom de belastades med en 32,1 % ökning av dödligheten mellan den tid de kläcktes och 60 dagar efter (under vilken tid de fortfarande var i föräldrarnas vård). Även efter att ha blivit självständig var avkomdödligheten för blandade par fortfarande högre. Specifikt var dödligheten för döttrar från blandade genotyper mycket högre.
Kvinnlig polyandri och genetisk inkompatibilitet
Polyandry är ett parningsmönster som identifieras hos arter när en hona parar sig med två eller flera hanar under en period av sexuell mottaglighet. Kvinnor kan ägna sig åt detta beteende i händelse av att deras singulära partner är en genetiskt inkompatibel matchning. Om så skulle vara fallet skulle hon förlora chansen att bli gravid under den säsongen och inte kunna försöka igen förrän nästa parningsfönster.
Att skapa avkomma kräver att honan allokerar en stor del av sina resurser till både bildandet av embryot. Att delta i polyandri gör att hon kan se till att den avkomma som hon kommer att försörja kommer att vara livskraftig och inte vara ett slöseri med hennes tid, energi och resurser.
Ett annat experiment gjordes med gouldianska finkar, under vilket forskare ville bestämma effekten av kompatibilitet och inkompatibilitet på förhållandet mellan socialt monogama finkarpar. De upptäckte att genom att delta i "extra-par" parningsförhållanden kunde honorna mer exakt rikta in sig på kompatibla gener, vilket ökade mängden livskraftiga avkommor som de producerar. Forskare parade kvinnor med både kompatibla och inkompatibla män som deras sociala partner. Men de gjorde också tillgängliga både kompatibla och inkompatibla män som extra-par partner. De insamlade uppgifterna visade att 77,5 % av honorna parade sig utanför sina par. Om deras extra-par var kompatibelt (till skillnad från deras sociala partner), upplevde honan en 38,9% ökning av avkommans överlevnad. Även om honor inte kan se skillnaden mellan kompatibla och inkompatibla partners, genom att delta i polyandri, ökar deras sannolikhet att ge mer och friskare avkommor.
Själviska genetiska element
Själviska genetiska element är gener som kommer att använda olika metoder för att säkerställa att de överförs till nya generationer. Själviska element har potential att skapa genetiska inkompatibiliteter eftersom deras effekter ofta beror på interaktioner med värdgenotypen och beroende på om själviska element finns hos båda föräldrarna. Det har förekommit en viss debatt om huruvida dessa själviska genetiska element faktiskt kan påverka det post-kopulatoriska spermievalet som vissa kvinnor går igenom för att bestämma den bästa (mest kompatibla) matchningen för hennes gener.
Möss bär på en speciell typ av själviskt genetiskt element som kallas en segregationsförvrängare. Denna specifika klassificering kan etablera sig hos över 50 % av avkommorna efter meiosperioden. Specifikt för möss är distortorn som de kan bära känd som t-komplexet. Denna specifika allel är recessiv dödlig, vilket innebär att den kan ha en allvarlig effekt på konditionen hos avkomman också och är med största sannolikhet dödlig. Efter flera experiment visade det sig att både hanar och honor kommer att undvika att para sig med de av det motsatta könet som är heterozygota för allelen men visade en stark preferens för de som inte var bärare av allelen. Om de skulle para sig med en heterozygot partner kan det potentiellt leda till att hälften av deras avkomma dör till följd av den dödliga allelen
Konstruerad genetisk inkompatibilitet
Engineered Genetic Incompatibility (EGI) är en teknik som utvecklas för att tillverka inkompatibilitet mellan arter för att hjälpa till med populationsdämpning. Genom att efterlikna den sterila insektstekniken , genom att introducera EGI-hanar i en population, skapas ett könssorterande inkompatibelt manligt system. Hanar som har modifierats genetiskt kan tävla om uppmärksamheten från honor på samma nivå som de som inte har modifierats. Eftersom EGI-hanarna är lika rivaler till sina vilda motsvarigheter, kan de använda honans tid och energi för att reproducera sig men bara för att skapa icke-livsdugliga avkommor.
Ett team av forskare från University of Minnesota var framgångsrika i att genmanipulera en population av fruktflugor som inte skulle kunna generera livskraftiga avkommor när de parar sig med vilda typer specifikt. Forskarna tillverkade flugor som skulle uttrycka en dCas9-baserad programmerbar transkriptionsaktivator eller PAT. Genom denna metod kan promotorn för vilken gen som helst påverkas. När EGI-flugorna parar sig med varandra kan de undvika de negativa effekterna som PTA genererar eftersom de också fick genen för en mutation som skulle kunna bekämpa överuttrycket av genen. Deras avkomma skulle fortsätta att bära samma inkompatibiliteter till nästa generation, vilket främjade påverkan på befolkningen. Avkommorna som produceras av hybridpar (en EGI och en vildtyp) har dock ett heterozygot par av både PTA- och resistensgenerna och överlever inte länge efter kläckningen, om de någonsin gör det till följd av PTA:s invalidiserande effekt på genpromotorn.
Myggor
En hel del forskning har lagts ner på att försöka använda denna teknik som ett verktyg för att försöka kontrollera spridningen av sjukdomar som bärs av myggor som Dengue, Zika och Chikungunya. På grund av den framgångsrika forskningen på fruktflugor kunde ett team av forskare manipulera vissa aspekter av experimentet och effektivt kontrollera en simulerad population av Aedes aegypti (myggor). För sitt experiment använde de kvinnlig dödlighet, vilket innebär att de konstruerade kvinnliga myggorna inte kommer att överleva de första stadierna av deras liv. Forskarna kallade detta nya tillvägagångssätt till Self-Sorting Incompatible Male System (SSIMS). De observerade en ökning av befolkningens undertryckande när de ökade antalet SSIMS-myggor som släpptes eftersom avkommorna som föddes från SSIMS-hanarna var oöverkomliga. Efter denna framgång utformades en ny strategi, Field-Amplified Male Sterility System (FAMSS). Detta ledde till en ännu större inverkan på populationskontrollen eftersom avkomman var livsduglig men steril.