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Nouvelles de la Recherche

Un étudiant diplômé de L’Université de L’Indiana décrit des recherches sur les populations d’escargots d’eau douce de »a5516d2e90″>

Les canards barboteurs se nourrissent dans la région peu profonde du lac Alexandrina, en Nouvelle-Zélande.,

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28 octobre 2009

Depuis L’époque de Darwin, les biologistes ont essayé de comprendre les avantages de la reproduction sexuée. Ce n’est pas trivial car il y a des inconvénients évidents au sexe.

Contrairement aux organismes sexuels, les asexuels n’ont pas besoin d’un partenaire pour se reproduire, ils peuvent se reproduire clonalement et ils peuvent produire deux fois plus de progénitures femelles., S’il n’y avait pas d’avantages à sexe, et si les individus sexuels et asexuels étaient en compétition pour les ressources, les asexuels prendraient le relais en seulement quelques générations.

malgré cela, la plupart des organismes eucaryotes se reproduisent sexuellement, et le grand mystère est que des populations mixtes sexo-asexuées se produisent dans la nature.

Depuis plus de 20 ans, cette énigme a été explorée par mon conseiller, Curtis Lively à L’Université de L’Indiana, et ses étudiants et collègues. Notre laboratoire a trouvé un support pour une hypothèse selon laquelle le sexe est bénéfique dans des environnements riches en parasites.,

L’hypothèse de la Reine Rouge

l’hypothèse de la Reine Rouge propose que les parasites virulents s’adaptent pour infecter des hôtes génétiquement communs, empêchant les asexuels de devenir trop abondants (commun est mauvais). Le sexe produit des individus génétiquement uniques qui peuvent éviter l’infection (rare est bon), et sont donc favorisés par la sélection naturelle.

l’hypothèse est nommée d’après un passage dans « Through the Looking Glass »de Lewis Carroll. La Reine Rouge et Alice courent sur les collines et les vallées, mais restent toujours au même endroit., De même, selon l’hypothèse, un changement génétique dans une population est nécessaire pour maintenir le statu quo. Les fréquences des hôtes asexués augmentent (collines) et diminuent (vallées) en réponse à l’adaptation du parasite, tandis que les hôtes sexuels peuvent éviter ces hauts et bas coévolutifs.

en fin de compte, ces dynamiques au fil des générations empêchent une prise de contrôle asexuée et maintiennent la coexistence des asexuels et des sexuels.,

Adaptation des parasites locaux

Potamopyrgus antipodarum est un escargot D’eau douce de Nouvelle-Zélande qui se reproduit sexuellement ou clonalement, et ne change pas de mode au cours de sa vie. En tant que population, les escargots peuvent être asexués ou des mélanges d’individus asexués et sexuels.

en 1987, en comparant des populations mixtes d’escargots avec des populations entièrement asexuées, Lively a constaté que les premières étaient plus fortement infectées par un parasite de ver stérilisant., C’était le premier indice qu’un taux élevé d’infection parasitaire dans la population d’escargots favorise la coexistence de populations sexuelles et asexuées.

Depuis lors, plusieurs expériences ont montré que ces parasites sont mieux capables d’infecter les escargots d’un même Lac que de différents lacs. Cela suggère que les parasites sont adaptés pour mieux infecter les escargots uniquement dans la population mixte locale, une prédiction de l’hypothèse de la Reine Rouge.,

L’association entre l’adaptation parasitaire et la reproduction sexuée chez les escargots a conduit Lively, nos collaboratrices, Lynda Delph et Jukka Jokela, et moi à étudier un tel modèle dans les lacs Alexandrina et Kaniere en Nouvelle-Zélande.

dans chaque lac, les escargots et les parasites sexuels sont communs dans les marges d’eau peu profonde, et les habitats profonds (plus de quatre mètres de profondeur) sont dominés par des asexuels non infectés. Nous avons émis l’hypothèse que les personnes sexuelles avaient un avantage sur les asexuels dans les eaux peu profondes en raison des parasites coévoluants, mais pas dans les profondeurs où les parasites sont absents.,

cependant, une autre explication est que les escargots d’eau peu profonde sont sensibles, en général. Nous devions déterminer si les escargots d’eau peu profonde étaient sensibles spécifiquement aux parasites locaux du même lac ou à tous les parasites, peu importe l’emplacement. La Reine Rouge prédisait le premier parce que les parasites locaux auraient la meilleure occasion de coévoluer avec les escargots.

Les Parasites sont abondants dans les eaux peu profondes en raison du comportement de recherche de nourriture des canards., Les larves de parasites doivent être ingérées par les canards pour compléter le cycle de vie des parasites (les canards mangent accidentellement les escargots infectés). Les canards ne butinent pas dans les habitats profonds, de sorte que les parasites ne peuvent terminer leur cycle de vie que dans les habitats peu profonds. Il semble qu’il y ait plus de sélection des escargots et des parasites dans les zones peu profondes car dans les profondeurs, les escargots et les parasites se rencontrent rarement.

notre conception expérimentale était simple: prélever des escargots d’eau peu profonde et profonde et les exposer à des parasites collectés dans les mêmes lacs et dans différents lacs. Nous avons trouvé deux résultats intéressants.,

Premièrement, les escargots d’eau peu profonde étaient plus infectés par les parasites du même Lac que les escargots d’eau profonde, ce qui suggère que les parasites ne coévoluent qu’avec les escargots dans les habitats peu profonds. Les escargots d’eau profonde ne participent pas aux interactions coévolutionnaires à quelques mètres.

Deuxièmement, ni les escargots d’eau peu profonde ni ceux d’eau profonde n’étaient sensibles aux parasites de différents lacs. Par conséquent, seuls les parasites locaux (c’est-à-dire coévoluants), et non les parasites de n’importe où, peuvent infecter les escargots peu profonds.,

commun est mauvais, rare est bon

de notre expérience, nous avons trouvé un support pour L’hypothèse de la Reine Rouge et démontré son application à de petites échelles spatiales dans la nature. Nous avons montré que les parasites sont adaptés aux populations d’escargots où coexistent sexuals et asexuels en eau peu profonde.

dans une étude connexe, Lively et Jokela ont démontré que lorsque les parasites s’adaptent pour infecter les escargots asexués dans les eaux peu profondes, ils favorisent effectivement le sexe, comme prédit par l’hypothèse de la Reine Rouge. Les escargots génétiquement communs et très infectés par des parasites étaient rares., Les escargots qui étaient génétiquement peu communs et auparavant résistants aux parasites sont devenus communs et infectés. Pendant tout ce temps, les escargots sexuels persistaient dans les eaux peu profondes. C’était la première fois que quelqu’un démontrait que Red Queen dynamics maintenait la reproduction sexuée.

malgré les coûts de la reproduction sexuée, il semble avoir une utilisation contre les parasites. Les organismes sexuels sont génétiquement rares et, par conséquent, les parasites ne peuvent pas s’y adapter., Les preuves provenant des escargots de Nouvelle-Zélande montrent que l’adaptation du parasite pour infecter les individus asexués communs empêche les asexuels d’éliminer les sexuels de la population.

D’autres recherches sur d’autres organismes ayant les deux modes de reproduction seraient grandement bénéfiques pour notre compréhension des avantages du sexe et de la dynamique sous-jacente à la coexistence asexuée-sexuelle.

pour en savoir plus, voir le Communiqué De Presse de L’Université de L’Indiana.

Kay Kayla King, Université de L’Indiana, [email protected]

Cet article dans les coulisses a été fourni à LiveScience en partenariat avec la National Science Foundation.,

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  Kayla King, étudiante diplômée de L’Université de L’Indiana, dissèque des escargots au microscope.
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  Curtis Lively et Jukka Jokela plongent pour collecter des escargots dans le lac Alexandrina, en Nouvelle-Zélande.
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  on voit un escargot infecté (en haut) et un escargot non infecté (en bas) retirés de leur coquille.,
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chercheurs
Kayla King
Curtis Lively
Lynda Delph
Jukka Jokela

Institutions/organisations connexes
Université de L’Indiana
Eawag/ETH-Zurich

lieux
Indiana
Nouvelle-Zélande

programmes connexes
Population et écologie communautaire
recherche à Long terme biologie environnementale

Prix connexes
#0640639 Ltreb: une étude à long terme des interactions hôte-parasite

total des subventions
424 937$