Výzkumné Zprávy

Výhody Pohlavního Rozmnožování Ležet v Obraně Proti Parazitům

Indiana University postgraduální student popisuje výzkum, studium populací Nového Zélandu sladkovodní šneky, které se rozmnožují buď pohlavně nebo nepohlavně zjistit, zda pohlavní rozmnožování nabízí výhody v parazit-bohaté prostředí,

Pustily kachny píce v mělké oblasti Jezera Alexandrina, Nový Zéland.,

  • Kreditní a Větší Verze
  • Zobrazit Další Multimédia

28. října 2009

již Od časů Darwina biologové se snažili pochopit výhody pohlavního rozmnožování. To není triviální, protože existují jasné nevýhody sexu.

na Rozdíl od sexuální organismy, asexuals nepotřebují partnera k reprodukci, mohou reprodukovat klonově a mohou produkovat dvakrát tolik ženských potomků., Pokud by neexistovaly žádné výhody sex, a pokud by sexuální i asexuální jedinci soutěžili o zdroje, asexuálové by převzali pouze několik generací.

navzdory tomu se většina eukaryotických organismů reprodukuje sexuálně a velkým tajemstvím je, že v přírodě se vyskytují smíšené sexuální asexuální populace.

tato záhada byla zkoumána mým poradcem Curtisem Livelym na Indiana University a jeho studenty a kolegy více než 20 let. Naše laboratoř našla podporu hypotézy, že sex je prospěšný v prostředí bohatém na parazity.,

Červená Královna Hypotézu,

Červená Královna Hypotéza navrhuje, že virulentních parazitů přizpůsobit se nakazit geneticky společné hostí, brání asexuals od stávat se příliš hojné (časté je špatné). Sex produkuje geneticky jedinečné jedince, kteří se mohou vyhnout infekci (vzácné je dobré), a jsou tak upřednostňováni přirozeným výběrem.

hypotéza je pojmenována po průchodu v Lewis Carroll je „through the Looking Glass“. Červená královna a Alice běží přes kopce a údolí, ale vždy zůstávají na stejném místě., Stejně tak je podle hypotézy nezbytná genetická změna v populaci, aby se zachoval status quo. Frekvence asexuální hostí zvýšit (kopce) a pokles (údolí) v reakci na adaptace parazita, zatímco sexuální hostí se lze vyhnout tyto coevolutionary vzestupy a pády.

tato dynamika po generace nakonec brání asexuálnímu převzetí a udržuje koexistenci asexuálů a sexuálů.,

Přizpůsobení místní parazity,

Potamopyrgus antipodarum je Nový Zéland sladkovodní šnek, který se rozmnožují buď pohlavně nebo klonově, a není přepínání režimů během své životnosti. Jako populace mohou být hlemýždi asexuální nebo směsi asexuálních a sexuálních jedinců.

V roce 1987, při porovnávání smíšené šnečí populace s naprosto asexuální populace, Živé zjistil, že bývalý byl silně napaden sterilizaci worm parazit., To byl první náznak, že vysoká míra parazit infekce v šnečí populace podporuje soužití sexuální a asexuální populace.

od té doby několik experimentů ukázalo, že tito paraziti jsou lépe schopni infikovat šneky ze stejného jezera než z různých jezer. To naznačuje, že paraziti jsou přizpůsobeni k lepšímu infikování hlemýžďů pouze v místní smíšené populaci, což je předpověď hypotézy Červené královny.,

asociace mezi parazitem adaptace a sexuální reprodukce v hlemýždi led Živý, naše spolupracovníky, Lynda Delph a Jukka Jokela, a mě vyšetřovat takový vzor v Alexandrina a Kaniere jezer na Novém Zélandu.

V každém jezeře, sexuální šneků a parazitů jsou běžné v mělké-voda marže, a hluboké stanovišť (více než čtyři metry hloubky) jsou ovládány neinfikovaných asexuals. Předpokládali jsme, že sexuálové měli výhodu oproti asexuálům v mělké vodě kvůli koevolvingovým parazitům, ale ne v hloubce, kde paraziti chybí.,

alternativní vysvětlení však spočívá v tom, že slimáci s mělkou vodou jsou obecně náchylní. Museli jsme zjistit, zda jsou plži s mělkou vodou náchylní specificky k místním parazitům stejného jezera nebo ke všem parazitům, bez ohledu na umístění. Červená královna by předpověděla první, protože místní paraziti by měli nejlepší příležitost se spojit s hlemýždi.

paraziti jsou hojní v mělké vodě kvůli krmivovému chování kachen., Larvy parazitů musí být požívány kachnami, aby se dokončil životní cyklus parazitů (kachny náhodně jedí infikované hlemýždi). Kachny nepijí v hlubokých stanovištích, takže paraziti mohou dokončit svůj životní cyklus pouze v mělkých stanovištích. Zdá se, že je větší výběr hlemýžďů a parazitů v mělké protože v hluboké, hlemýždi a paraziti zřídka setkávají navzájem.

Náš experimentální design byl jednoduchý: vezměte mělké a hluboké-vodní šneci a vystavit je na parazity získané ze stejného jezera a z různých jezer. Našli jsme dva zajímavé výsledky.,

nejprve byli plži s mělkou vodou více infikováni parazity stejného jezera než hlubinní hlemýždi, což naznačuje, že paraziti se živí pouze hlemýždi v mělkých stanovištích. Hlubinné hlemýždi se neúčastní koevolučních interakcí jen pár metrů daleko.

Zadruhé, ani mělké-ani hlubinné hlemýždi nebyly náchylné k různým jezerním parazitům. Proto mohou povrchní hlemýždi infikovat pouze místní (tj.,

časté je špatné, vzácné je dobré

z našeho experimentu jsme našli podporu hypotézy Red Queen a prokázali její aplikaci na malé prostorové stupnice v přírodě. Ukázali jsme, že paraziti jsou přizpůsobeny šnečí populace, kde chlapáci a asexuals koexistovat v mělké vodě.

V související studii Lively a Jokela prokázali, že jako paraziti se přizpůsobují infikování asexuálních hlemýžďů v mělké vodě, skutečně upřednostňují sex, jak předpovídá hypotéza Red Queen. Hlemýždi, kteří byli geneticky běžní a vysoce infikovaní parazity, byli vzácní., Hlemýždi, kteří byli geneticky neobvyklí a dříve odolní vůči parazitům, se stali běžnými a infikovanými. Po celou dobu sexuální hlemýždi přetrvávali v mělké vodě. Bylo to poprvé, co někdo prokázal, že Red Queen dynamics udržuje sexuální reprodukci.

navzdory nákladům na sexuální reprodukci se zdá, že se používá proti parazitům. Sexuální organismy jsou geneticky vzácné, a proto se jim paraziti nemohou přizpůsobit., Důkazy z Nového Zélandu šneci ukazuje, že adaptace parazita infikovat časté nepohlavní jedinci brání asexuals z odstranění chlapáci z populace.

Další výzkum v jiných organismech s oběma reprodukční režimy by mohli využít naše znalosti o výhodách sexu a dynamiku hlubších nepohlavní-sexuální soužití.

Více viz tisková zpráva Indiana University.

— Kayla King, Indiana University, [email protected]

Tento článek v zákulisí byl poskytnut LiveScience ve spolupráci s National Science Foundation.,

  • Indiana University postgraduální studentka Kayla King pitvá šneky pod mikroskopem.
    Kreditní a Větší Verzi

  • Curtis Živé a Jukka Jokela ponořit sbírat šneky v Jezeře Alexandrina, Nový Zéland.
    kredit a větší verze

  • zobrazené jsou infikovaný hlemýžď (nahoře) a neinfikovaný hlemýžď (dole) odstraněný z jejich skořápek.,
    Kreditní a Větší Verzi

Vyšetřovatelé
Kayla Král
Curtis Centru
Lynda Delph
Jukka Jokela

Související Instituce/Organizace
Indiana University
Eawag/ETH-Zurich

Umístění
Indiana
Nový Zéland

Související Programy
Populace a Ekologie společenstev
dlouhodobý Výzkum v oblasti Životního prostředí Biologie

Související Ocenění
#0640639 LTREB: Dlouhodobé Studium hostitelsko-parazitických Interakcí

Celkem Granty
$424,937