Forskning-Nyheder

Fordele ved Seksuel Reproduktion Ligge i Forsvar Mod Parasitter

Indiana University og ph.d. – studerende beskriver forskning, der studerer populationer af New Zealand ferskvand snegle, der gengiver enten seksuelt eller ukønnet at afgøre, om seksuel reproduktion tilbyder fordele i parasit-rige miljøer

Dypning ænder foder i det lavvandede område af Lake Alexandrina, New Zealand.,

  • Kredit og Større Version
  • Se Yderligere Mms

28 oktober, 2009

Siden Darwins tid, biologer har forsøgt at forstå fordelene ved seksuel reproduktion. Dette er ikke trivielt, fordi der er klare ulemper ved se..i modsætning til seksuelle organismer behøver aseksuelle ikke en partner til at reproducere, de kan reproducere klonalt, og de kan producere dobbelt så mange kvindelige afkom., Hvis der ikke var nogen fordele ved se., og hvis både seksuelle og aseksuelle individer konkurrerede om ressourcer, aseksuelle ville overtage i kun få generationer.

På trods af dette reproducerer de fleste eukaryote organismer seksuelt, og det store mysterium er, at blandede seksuelt aseksuelle populationer forekommer i naturen.

i over 20 år er denne gåde blevet udforsket af min rådgiver, Curtis Lively ved Indiana University, og hans studerende og kolleger. Vores laboratorium har fundet støtte til en hypotese om, at se.er gavnligt i parasitrige miljøer.,

Den Røde Dronninghypotese

Den Røde Dronninghypotese foreslår, at virulente parasitter tilpasser sig at inficere genetisk almindelige værter, hvilket forhindrer aseksuelle i at blive for rigelige (almindelig er dårlig). Køn producerer genetisk unikke individer, der kan undgå infektion (sjælden er god), og er således begunstiget af naturlig udvælgelse.

hypotesen er opkaldt efter en passage i Le .is Carrolls “Through the Looking Glass”. Den Røde Dronning og Alice løber over bakker og dale, men forbliver altid på samme sted., Ligeledes er genetisk ændring i en befolkning ifølge hypotesen nødvendig for at opretholde status .uo. Frekvenser af aseksuelle værter øges (bakker) og falder (Dale) som reaktion på parasittilpasning, mens seksuelle værter kan undgå disse coevolutionære op-og nedture.

i sidste ende forhindrer disse dynamikker gennem generationer en aseksuel overtagelse og opretholder sameksistensen mellem aseksuelle og seksuelle.,

Tilpasning af lokale parasitter

Potamopyrgus antipodarum er en New Zealand ferskvands-snegl, der gengiver enten seksuelt eller clonally, og ikke skifter tilstande i løbet af sin levetid. Som befolkning kan sneglene være aseksuelle eller blandinger af aseksuelle og seksuelle individer.i 1987, mens man sammenlignede blandede sneglepopulationer med helt aseksuelle populationer, fandt Lively, at førstnævnte var mere stærkt inficeret af en steriliserende ormparasit., Dette var den første antydning om, at en høj grad af parasitinfektion i sneglepopulationen fremmer sameksistensen af seksuelle og aseksuelle populationer.

siden da har flere eksperimenter vist, at disse parasitter er bedre i stand til at inficere snegle fra samme sø end fra forskellige søer. Dette antyder, at parasitter er tilpasset til bedre at inficere snegle kun i den lokale blandede befolkning, en forudsigelse af Den Røde Dronninghypotese.,

association mellem parasit tilpasning og seksuel reproduktion i snegle førte Livlige, vores samarbejdspartnere, Lynda Delph og Jukka Jokela, og mig til at undersøge sådan et mønster i Alexandrina og Kaniere søer i New Zealand.

i hver sø er seksuelle snegle og parasitter almindelige i lavvandsmargener, og dybe levesteder (mere end fire meters dybde) domineres af uinficerede aseksuelle. Vi antog, at se .uals havde en fordel i forhold til aseksuelle i det lave vand på grund af coevolving parasitter, men ikke i dybet, hvor parasitter er fraværende.,

en alternativ forklaring er imidlertid, at de lavvandede snegle generelt er modtagelige. Vi var nødt til at afgøre, om lavvandssnegle var modtagelige specifikt for lokale parasitter af samme sø eller for alle parasitter, uanset placering. Den Røde Dronning ville forudsige førstnævnte, fordi de lokale parasitter ville have den bedste mulighed for at coevolve med sneglene.

parasitter er rigelige i lavt vand på grund af ændernes foderadfærd., Parasitlarver skal indtages af ænder for at fuldføre parasitternes livscyklus (ænder spiser ved et uheld de inficerede snegle). Ænder foder ikke i dybe levesteder, så parasitter kan kun fuldføre deres livscyklus i lavvandede levesteder. Det ser ud til, at der er mere udvalg af snegle og parasitter i det lave, da snegle og parasitter sjældent støder på hinanden i dybet.

vores eksperimentelle design var enkelt: tag lavvandede – og dybvandssnegle og udsæt dem for parasitter indsamlet fra de samme søer og fra forskellige søer. Vi fandt to interessante resultater.,

først var lavvandede snegle mere inficeret af parasitter af samme sø end dybvandssnegle, hvilket antyder, at parasitter kun coevolve med snegle i de lavvandede levesteder. Dybvandssnegle deltager ikke i de coevolutionære interaktioner kun få meter væk.

for det andet var hverken lavvandede – eller dybvandssnegle modtagelige for forskellige søparasitter. Derfor kan kun lokale (dvs.coevolving) parasitter, og ikke parasitter fra lige hvor som helst, inficere lavvandede snegle.,

almindelig er dårlig, sjælden er god

fra vores eksperiment fandt vi støtte til Den Røde Dronninghypotese og demonstrerede dens anvendelse på små rumlige skalaer i naturen. Vi viste, at parasitter er tilpasset sneglepopulationerne, hvor Se .uals og aseksuelle sameksisterer på lavt vand.

i en relateret undersøgelse demonstrerede Lively og Jokela, at når parasitter tilpasser sig at inficere aseksuelle snegle i det lave vand, favoriserer de faktisk se., som forudsagt af Red Queenueen-hypotesen. Snegle, der var genetisk almindelige og stærkt inficerede af parasitter, var sjældne., Snegle, der var genetisk ualmindelige og tidligere resistente over for parasitter, blev almindelige og inficerede. Hele tiden fortsatte seksuelle snegle i det lave vand. Dette var første gang nogen demonstrerede, at Red Queenueen dynamics opretholdt seksuel reproduktion.

På trods af omkostningerne ved seksuel reproduktion ser det ud til at have brug mod parasitter. Seksuelle organismer er genetisk sjældne, og derfor kan parasitter ikke tilpasse sig dem., Bevis fra ne..ealand snegle viser, at parasittilpasning til at inficere almindelige aseksuelle individer forhindrer aseksuelle i at eliminere se .uals fra befolkningen.

mere forskning i andre organismer med begge reproduktive tilstande ville i høj grad gavne vores forståelse af fordelene ved se.og dynamikken bag aseksuel-seksuel sameksistens.

For mere, se Indiana University pressemeddelelse.

— Kayla Kong, Indiana University, [email protected]

Bag Kulisserne artiklen blev leveret til LiveScience i samarbejde med National Science Foundation.,

  • Indiana University graduate studerende Kayla King dissekerer snegle under mikroskop.
    Kredit og Større Version

  • Curtis Livlige og Jukka Jokela dykke til at indsamle snegle i Lake Alexandrina, New Zealand.
    Kredit og Større Version

  • der Vises en inficeret snegl (øverst) og en ikke-inficerede snegle (nederst) er fjernet fra deres skaller.,
    Kredit og Større Version

Efterforskere
Kayla King
Curtis Livlige
Lynda Delph
Jukka Jokela

Relaterede Institutioner/Organisationer,
Indiana University
Eawag/ETH-Zürich

Steder
Indiana
New Zealand

Relaterede Programmer
Befolkning og Samfund Økologi
Langsigtede Forskning i miljøbiologi

Prisuddelinger
#0640639 LTREB: EN langsigtet Undersøgelse af Vært-Parasit Interaktioner

det Samlede Tilskud
$424,937