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有性生殖の利点は寄生虫に対する防御にある

インディアナ大学の大学院生は、有性生殖が寄生虫が豊富な環境で利点を提供しているかどうかを判断するために、性的または無性のいずれかを再現するニュージーランドの淡水カタツムリの個体群を研究する研究について説明しています

アレクサンドリーナ湖、ニュージーランドの浅い地域でアヒルの飼料を手を出します。,

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October28,2009

ダーウィンの時代から、生物学者は有性生殖の利点を理解しようとしてきました。 性別には明確な欠点があるため、これは些細なことではありません。

性的生物とは異なり、無性生殖者は繁殖するためにパートナーを必要とせず、クローンで再現することができ、倍の女性の子孫を生産することができます。, セックスに利点がなく、性的および無性の両方の個人が資源を求めて競争していた場合、無性愛者はわずか数世代で引き継ぐでしょう。

これにもかかわらず、ほとんどの真核生物は性的に再現し、大きな謎は、混合性-無性集団が自然界で発生するということです。

20年以上にわたり、この謎は私の顧問、インディアナ大学のカーティス-ライブリー、そして彼の学生や同僚によって探求されてきました。 私たちの研究室では、セックスは寄生虫が豊富な環境で有益であるという仮説の支持を見つけました。,

レッドクイーン仮説

レッドクイーン仮説は、病原性の寄生虫が遺伝的に共通の宿主に感染するように適応し、無性生殖者があまりにも豊富になるのを防ぐことを提案している（共通は悪い）。 性は伝染を避けることができる遺伝的に独特な個人を作り出し（まれよいです）、自然選択によってこうして支持されます。

この仮説は、ルイス-キャロルの”Through the Looking Glass”の一節にちなんで名付けられた。 赤い女王とアリスは丘や谷の上を走りますが、常に同じ場所にとどまります。, 同様に、仮説によれば、集団の遺伝的変化は現状を維持するために必要である。 無性宿主の頻度は、寄生虫の適応に応答して増加（丘）および減少（谷）するが、性的宿主はこれらの共進化の浮き沈みを避けることができる。

最終的には、世代にわたってこれらのダイナミクスは、無性の引き継ぎを防ぎ、無性と性の共存を維持します。,

局所寄生虫の適応

Potamopyrgus antipodarumは、性的またはクローン性のいずれかを再現し、その生涯の間にモードを切り替えないニュージーランドの淡水カタツムリです。 集団として、カタツムリは、無性または無性および性的個体の混合物であり得る。

1987年、混合カタツムリの個体群と完全に無性の個体群を比較しながら、Livelyは前者が滅菌虫寄生虫によってより重度に感染していることを発見した。, これは、カタツムリの集団における寄生虫感染率が高いことが、性的および無性の集団の共存を促進するという最初のヒントであった。

それ以来、いくつかの実験は、これらの寄生虫が異なる湖からよりも同じ湖からカタツムリに感染することがより良好であることを示している。 これは、寄生虫が地元の混合集団においてのみカタツムリにより良く感染するように適応していることを示唆している。,

カタツムリにおける寄生虫適応と有性生殖との関連は、Lively、私たちの共同研究者、Lynda DelphとJukka Jokela、そして私がニュージーランドのAlexandrinaとKaniere湖内のそのようなパターンを調

各湖では、性的なカタツムリや寄生虫は浅い水縁で一般的であり、深い生息地（四メートル以上の深さ）は感染していない無性生殖によって支配され 我々は、セクシュアルは共進化寄生虫のために浅い水の中で無性生物以上の利点を持っていたが、寄生虫が存在しない深い場所ではないと仮定した。,

しかし、別の説明は、浅い水のカタツムリは一般的に敏感であるということです。 私たちは、浅い水のカタツムリが、場所に関係なく、地元の同じ湖の寄生虫またはすべての寄生虫に特異的に感受性であるかどうかを判断しなければな 赤い女王は、地元の寄生虫がカタツムリと共進化する最良の機会を持っているので、前者を予測するでしょう。

寄生虫は、アヒルの採餌行動のために浅い水に豊富である。, 寄生虫の幼虫が必要摂取によるカルガモの親子に寄生虫の生活サイクル（鴨誤って食べる感染貝). アヒルは深い生息地では餌を食べないので、寄生虫は浅い生息地でのみライフサイクルを完了することができます。 深いところでは、カタツムリと寄生虫はめったに遭遇しないので、浅いところではカタツムリと寄生虫の選択が増えているようです。

私たちの実験デザインは簡単でした：浅いと深い水のカタツムリを取り、同じ湖や異なる湖から集められた寄生虫にさらします。 このしろい結果を得ています。,

まず、浅い水のカタツムリは、深い水のカタツムリよりも同じ湖の寄生虫によってより感染しており、寄生虫は浅い生息地でカタツムリとのみ共進化することを示唆している。 深海のカタツムリは、わずか数メートル離れた共進化相互作用に参加しません。

第二に、浅いものでも深いものでもないカタツムリは、異なる湖の寄生虫の影響を受けやすかった。 したがって、どこからでも寄生虫ではなく、局所的な（すなわち、共進化）寄生虫のみが浅いカタツムリに感染することができます。,

共通は悪い、まれは良い

我々の実験から、我々は赤い女王仮説の支持を見出し、自然界の小さな空間スケールへの適用を実証した。 我々は、寄生虫が浅い水の中で性と無性が共存するカタツムリの集団に適応していることを示した。

関連する研究では、LivelyとJokelaは、赤い女王仮説によって予測されるように、寄生虫が浅い水の中で無性のカタツムリに感染するように適応すると、彼らは確かにセックスを好むことを示しました。 遺伝的に一般的であり、寄生虫によって非常に感染したカタツムリはまれであった。, 遺伝的に珍しく、以前は寄生虫に耐性があったカタツムリは一般的になり、感染しました。 その間ずっと、性的なカタツムリは浅い水の中で持続しました。 この誰にもこの赤クイーン動態を保有性生殖を可能としました。

有性生殖の費用にもかかわらず、それは寄生虫に対して使用しているようです。 性的生物は遺伝的にまれであり、その結果、寄生虫はそれらに適応することはできません。, ニュージーランドのカタツムリからの証拠は、共通の無性個体に感染する寄生虫の適応は、無性者が集団から性を排除することを妨げることを示してい

両方の生殖様式を有する他の生物におけるより多くの研究は、性に対する利点および無性-性的共存の根底にあるダイナミクスについての理解に大きく役立つであろう。

詳細は、インディアナ大学のプレスリリースを参照してください。

–ケイラ-キング、インディアナ大学、[email protected]

この舞台裏の記事は、国立科学財団と協力してLiveScienceに提供されました。,

  • インディアナ大学の大学院生ケイラ-キングは、顕微鏡下でカタツムリを解剖します。
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  • ニュージーランドのアレクサンドリーナ湖でカタツムリを集めるためにカーティス-ライブリーとジュッカ-ジョケラダイビング。
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  • 示されているのは、感染したカタツムリ（上）と感染していないカタツムリ（下）が殻から取り除かれています。,
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研究者
ケイラ-キング
カーティス-ライブリー
リンダ-デルフ
ジュッカ-ジョケラ

関連機関/団体
インディアナ大学
Eawag/ETH-チューリッヒ

場所
インディアナ州
ニュージーランド

関連プログラム
人口とコミュニティエコロジー
長期研究環境生物学における

関連賞
#0640639Ltreb：宿主-寄生虫の相互作用の長期研究

総助成金額
$424,937