Mae "pwll bach Darwin" yn dangos sut y gall rhywogaethau newydd ymddangos heb wahanu daearyddol

Llyn MassokoLlyn MassokoMae pysgod cichlid o grater folcanig wedi eu dal yn y weithred o ffurfio rhywogaeth newydd yn yr un ardal ddaearyddol

Ydy'n wir y gall rhywogaeth newydd esblygu os nad oes ffin ffisegol i ysgogi gwahanu genetig? Ymddengys bod tystiolaeth ffisegol a genomig o grater folcanig Llyn Massoko sy'n 700 medr ar draws wedi cofnodi'r broses wrth iddi ddigwydd. 

Gall canlyniadau astudio genom cyfan 146 o bysgod bach mewn llyn bychan yn Affrica helpu i ddatrys dadl sydd yn mynd ymlaen ers degawdau ymysg biolegwyr esblygol. Ydy'n wir y gall rhywogaeth newydd esblygu os nad oes ffin ffisegol i ysgogi gwahanu genetig? Ac, os yw'n bosib, beth yw'r nodweddion genetig a ffisegol sy'n gyrru'r math yma o esblygu: atyniad rhywiol, neu ffordd o fyw neu ddiet arbennig, neu ffactorau ecolegol eraill?

"Mae'r syniad o ffurfio rhywogaeth newydd yn yr un ardal ddaearyddol wedi bod yn bwnc llosg ym maes esblygiad ers talwm" meddai'r uwch awdur, yr Athro George Turner o'r Ysgol Gwyddorau Biolegol, Prifysgol Bangor. "Bu’n anodd profi y gall rhywogaethau newydd godi pan fydd amrywiadau genetig yn cael eu cyfnewid yn hawdd rhwng y ddau grŵp sy'n esblygu. Ond rydym wedi dal y dull hwn o esblygu fel mae'n digwydd wrth adnabod dwy ffurf wahanol o bysgod cichlid sy'n esblygu'n wahanol o fewn llyn sydd yn 700 medr yn unig ar draws."

Mae pysgod cichlid yn fodel esblygu gwerthfawr. Mewn llyn cyfagos, Llyn Malawi, daethpwyd o hyd i rai cannoedd o rywogaethau cichlid, sy'n wahanol o ran eu maint, eu siâp, eu lliw, eu harferion bwydo a'u dewisiadau ecolegol megis byw yn agos i wyneb y llyn neu ar y gwaelod. Oherwydd yr amrywiaeth enfawr hwn gelwir y llyn yn "Pwll Darwin".  Mae Llyn Massoko i'r gwrthwyneb yn "bwll bach Darwin": lle llawer symlach gyda llawer llai o rywogaethau a llai o ffactorau i yrru ffurfiant rhywogaethau newydd.

Mae Pysgol cichlid benthig yn byw yn agos i waelod y llyn lle mae'r lefelau golau'n llawer is.Mae Pysgol cichlid benthig yn byw yn agos i waelod y llyn lle mae'r lefelau golau'n llawer is.Yn y llyn, darganfu ymchwilwyr ddwy ffurf ar rywogaeth gyffredin o bysgod cichlid a gwahaniaethau sylweddol rhyngddynt (ecomorffau).   Mae gan un ecomorff - a adwaenir fel pysgodyn cichlid y glannau – bysgod gwryw melynwyrdd ac mae'n byw yn agos i lannau'r llyn. Mae gan y ffurf arall - benthig - wrywod glasddu ac mae'n byw yn agos i waelod y llyn lle mae'r lefelau golau'n llawer is. Mae llawer o wahaniaethau mesuradwy eraill rhwng yr ecomorffau, er enghraifft, o ran siâp y corff, y genau a'r diet.

Adlewyrchir y gwahaniaethau hyn yn y gwahaniaethau genetig a welwyd pan luniwyd dilyniant genom cyfan y ddau ecomorff a'u cymharu. Mae'r rhan fwyaf o'r newid genetig arwyddocaol wedi digwydd mewn nifer fach o ardaloedd ar y genom sy'n gysylltiedig â golwg (megis rhodopsin a genynnau eraill sy'n gysylltiedig â'r gwyll), signalu hormonau, maint a siâp.

"Un o nodweddion mwyaf trawiadol y newid hwn yw ei bod yn effeithio ar lai nag un y cant o'r genom. Tueddid i gredu o'r blaen fod ffurfio rhywogaeth newydd yn golygu newidiadau ar draws y genom cyfan" meddai Dr Milan Malinsky, awdur cyntaf o Sefydliad Sanger Ymddiriedolaeth Wellcome, a Sefydliad Gurdon, Prifysgol Caergrawnt.  "Ond yn yr enghraifft hon o ffurfio rhywogaeth newydd yn yr un ardal ddaearyddol, gwelwn fod y gwahaniaethau'n gyfyngedig i ardaloedd penodol o'r genom - a elwir yn ynysoedd genomig - sy'n gysylltiedig â nodweddion penodol."

Yr hyn sy'n anodd ei ddeall yw nad oes un ffactor ar ei ben ei hun - genetig neu ffisegol - i weld yn gwahaniaethu rhwng y ddau forff: er bod yn well ganddynt fyw ar wahanol ddyfnderoedd, gwelir y pysgod melyn a glas gyda'i gilydd yn aml. Un model theoretig ar gyfer ffurfio rhywogaethau newydd yn yr un ardal ddaearyddol yw bod dewis rhywiol yn gallu atgyfnerthu gwahaniaethau trwy gyfrwng dewis o gymar.

Mae pysgodyn cichlid y glannau yn byw yn agos i lannau'r llyn.Mae pysgodyn cichlid y glannau yn byw yn agos i lannau'r llyn."Mae'n ymddangos ein bod yn gweld cyfuniad cymhleth o wahaniaethu ecolegol a dewisiadau o ran cymar sydd gyda'i gilydd wedi galluogi'r ddau ecomorff i dyfu ar wahân er gwaethaf peth cyfnewid genetig" meddai Dr Martin Genner, uwch awdur o Ysgol Gwyddorau Biolegol, Prifysgol Bryste. "Gallwn ddysgu llawer gan y pysgod hyn."

Yr hyn sy'n gyffrous yw y bydd y canfyddiadau hyn mewn system syml yn berthnasol i ddeall y prosesau esblygu llawer cyfoethocach a mwy trawiadol yn Llyn Malawi ac yn llynnoedd mawr eraill Affrica, ac yn wir y tu hwnt i hynny. 

"Gwelir yr un genynnau mewn sawl rhywogaeth, mewn pysgod ac mewn fertebratau eraill hefyd" meddai Dr Richard Durbin, uwch awdur o Sefydliad Sanger. “Mae'n debygol felly fod y mecanweithiau sydd ar waith yn Llyn Massoko wedi bod yn rhan o'r broses ffurfio rhywogaethau newydd ehangach trwy gydol hanes, gan yrru math o esblygiad lle gall rhywogaethau ymwahanu'n enetig i fanteisio ar gyfleoedd ecolegol newydd hyd yn oed pan nad oes gwahanu ffisegol."

Dyddiad cyhoeddi: 18 Rhagfyr 2015