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Vantaggi della Riproduzione Sessuale Bugia in Difesa Contro i Parassiti

Indiana University graduate student descrive ricerca studiando le popolazioni della Nuova Zelanda lumache di acqua dolce che riproducono sia sessualmente o asessualmente per determinare se la riproduzione sessuale, offre vantaggi in parassita ambienti ricchi

anatre di foraggio nelle acque poco profonde del Lago di Alexandrina, in Nuova Zelanda.,

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28 ottobre 2009

Fin dai tempi di Darwin, i biologi hanno cercato di comprendere i vantaggi della riproduzione sessuale. Questo non è banale perché ci sono chiari svantaggi al sesso.

A differenza degli organismi sessuali, gli asessuali non hanno bisogno di un partner per riprodursi, possono riprodursi clonalmente e possono produrre il doppio della prole femminile., Se non ci fossero vantaggi per sesso, e se sia gli individui sessuali e asessuali sono stati in competizione per le risorse, gli asessuali avrebbero preso il sopravvento in poche generazioni.

Nonostante questo, la maggior parte degli organismi eucariotici si riproducono sessualmente, e il grande mistero è che le popolazioni miste sessuale-asessuate si verificano in natura.

Per oltre 20 anni, questo enigma è stato esplorato dal mio consulente, Curtis Lively all’Indiana University, e dai suoi studenti e colleghi. Il nostro laboratorio ha trovato supporto per un’ipotesi che il sesso sia benefico in ambienti ricchi di parassiti.,

L’ipotesi della Regina Rossa

L’ipotesi della Regina Rossa propone che i parassiti virulenti si adattino ad infettare gli ospiti geneticamente comuni, impedendo agli asessuali di diventare troppo abbondanti (il comune è cattivo). Il sesso produce individui geneticamente unici che possono evitare l’infezione (raro è buono) e sono quindi favoriti dalla selezione naturale.

L’ipotesi prende il nome da un passaggio in “Through the Looking Glass”di Lewis Carroll. La Regina Rossa e Alice corrono su colline e valli, ma rimangono sempre nello stesso posto., Allo stesso modo, secondo l’ipotesi, il cambiamento genetico in una popolazione è necessario per mantenere lo status quo. Le frequenze degli ospiti asessuati aumentano (colline) e diminuiscono (valli) in risposta all’adattamento dei parassiti, mentre gli ospiti sessuali possono evitare questi alti e bassi coevolutivi.

In definitiva, queste dinamiche nel corso delle generazioni impediscono una presa in consegna asessuata e mantengono la coesistenza di asessuali e sessuati.,

Adattamento dei parassiti locali

Potamopyrgus antipodarum è una lumaca d’acqua dolce della Nuova Zelanda che si riproduce sessualmente o clonalmente e non cambia modalità durante la sua vita. Come popolazione, le lumache possono essere asessuate o miscele di individui asessuati e sessuali.

Nel 1987, confrontando popolazioni miste di lumache con popolazioni interamente asessuate, Lively scoprì che le prime erano più pesantemente infettate da un parassita di vermi sterilizzanti., Questo è stato il primo indizio che un alto tasso di infezione da parassiti nella popolazione di lumache promuove la coesistenza di popolazioni sessuali e asessuali.

Da allora, diversi esperimenti hanno dimostrato che questi parassiti sono meglio in grado di infettare le lumache dallo stesso lago che da laghi diversi. Ciò suggerisce che i parassiti sono adattati per infettare meglio le lumache solo nella popolazione mista locale, una previsione dell’ipotesi della Regina rossa.,

L’associazione tra adattamento parassitario e riproduzione sessuale nelle lumache ha portato Lively, i nostri collaboratori, Lynda Delph e Jukka Jokela, e me a indagare su un tale modello all’interno dei laghi Alexandrina e Kaniere in Nuova Zelanda.

In ogni lago, lumache sessuali e parassiti sono comuni nei margini di acque poco profonde e gli habitat profondi (più di quattro metri di profondità) sono dominati da asessuali non infetti. Abbiamo ipotizzato che i sessuati avessero un vantaggio rispetto agli asessuali nelle acque poco profonde a causa dei parassiti coevolventi, ma non nel profondo dove i parassiti sono assenti.,

Tuttavia, una spiegazione alternativa è che le lumache di acque poco profonde sono suscettibili, in generale. Abbiamo dovuto determinare se le lumache di acque poco profonde erano suscettibili specificamente ai parassiti locali, dello stesso lago o a tutti i parassiti, indipendentemente dalla posizione. La Regina Rossa avrebbe predetto il primo perché i parassiti locali avrebbero la migliore opportunità di coevolvere con le lumache.

I parassiti sono abbondanti in acque poco profonde a causa del comportamento di foraggiamento delle anatre., Le larve di parassiti devono essere ingerite dalle anatre per completare il ciclo vitale dei parassiti (le anatre mangiano accidentalmente le lumache infette). Le anatre non si nutrono in habitat profondi, quindi i parassiti possono completare il loro ciclo di vita solo in habitat poco profondi. Sembra che ci sia più selezione delle lumache e dei parassiti nel poco profondo poiché nel profondo, lumache e parassiti raramente si incontrano.

Il nostro progetto sperimentale era semplice: prendere lumache di acque poco profonde e profonde ed esporle ai parassiti raccolti dagli stessi laghi e da laghi diversi. Abbiamo trovato due risultati interessanti.,

In primo luogo, le lumache di acque poco profonde erano più infettate dai parassiti dello stesso lago che dalle lumache di acque profonde, suggerendo che i parassiti coesistono solo con le lumache negli habitat poco profondi. Le lumache di acque profonde non partecipano alle interazioni coevolutive a pochi metri di distanza.

In secondo luogo, né le lumache poco profonde né quelle profonde erano suscettibili ai parassiti dei laghi diversi. Pertanto, solo i parassiti locali (cioè coevolventi), e non i parassiti da qualsiasi luogo, possono infettare lumache poco profonde.,

Comune è cattivo, raro è buono

Dal nostro esperimento, abbiamo trovato supporto per l’ipotesi della Regina Rossa e dimostrato la sua applicazione a piccole scale spaziali in natura. Abbiamo dimostrato che i parassiti sono adattati alle popolazioni di lumache dove sessuati e asessuali coesistono in acque poco profonde.

In uno studio correlato, Lively e Jokela hanno dimostrato che, poiché i parassiti si adattano ad infettare le lumache asessuate nelle acque poco profonde, favoriscono effettivamente il sesso, come previsto dall’ipotesi della Regina Rossa. Le lumache che erano geneticamente comuni e altamente infette da parassiti erano rare., Le lumache che erano geneticamente non comuni e precedentemente resistenti ai parassiti sono diventate comuni e infette. Per tutto il tempo, le lumache sessuali persistevano nell’acqua poco profonda. Questa è stata la prima volta che qualcuno ha dimostrato che le dinamiche della Regina Rossa hanno mantenuto la riproduzione sessuale.

Nonostante i costi della riproduzione sessuale, sembra avere un uso contro i parassiti. Gli organismi sessuali sono geneticamente rari e, di conseguenza, i parassiti non possono adattarsi a loro., Le prove delle lumache della Nuova Zelanda mostrano che l’adattamento dei parassiti per infettare individui asessuali comuni impedisce agli asessuali di eliminare i sessuati dalla popolazione.

Ulteriori ricerche in altri organismi con entrambe le modalità riproduttive gioverebbero notevolmente alla nostra comprensione dei vantaggi del sesso e delle dinamiche alla base della coesistenza asessuata-sessuale.

Per ulteriori informazioni, consultare il comunicato stampa dell’Università dell’Indiana.per maggiori informazioni clicca qui. [email protected]

Questo articolo dietro le quinte è stato fornito a LiveScience in collaborazione con la National Science Foundation.,

  • La studentessa universitaria dell’Indiana Kayla King seziona le lumache al microscopio.
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  • Curtis Lively e Jukka Jokela si tuffano per raccogliere lumache nel lago Alexandrina, Nuova Zelanda.
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  • Mostrato sono una lumaca infetta (in alto) e una lumaca non infetta (in basso) rimosso dal loro guscio.,
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gli Investigatori
Kayla Re
Curtis Vivace
Lynda Delph
Jukka Jokela

le Relative Istituzioni/Organizzazioni
Indiana University
Eawag/ETH-Zurigo

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