Forskning Nyheter

Fordeler av Seksuell Reproduksjon Ligge i Forsvar Mot Parasitter

Indiana University graduate student beskriver forskning som studerer bestander av New Zealand ferskvann snegler som reproduserer enten seksuelt eller asexually for å finne ut om seksuell reproduksjon tilbyr fordeler i parasitt-rike miljøer

– >

Dabbling ender grovfôr i det grunne området i Lake Alexandrina, New Zealand.,

  • Kreditt og Større Versjon
  • Se Flere Multimedia

oktober 28, 2009

Siden Darwins tid, biologer har forsøkt å forstå fordelene av seksuell reproduksjon. Dette er ikke trivielt, fordi det er klare ulemper ved sex.

i Motsetning til seksuelle organismer, asexuals ikke trenger en partner til å reprodusere, de kan reprodusere clonally og de kan produsere dobbelt så mange kvinnelige avkom., Om det var noen fordeler til sex, og hvis både seksuell og asexual personene var konkurrerer om ressurser, asexuals ville ta over i løpet av bare et par generasjoner.

til Tross for dette, de fleste eukaryote organismer formerer seg seksuelt, og det store mysteriet er at blandet seksuell-asexual bestander forekommer i naturen.

For over 20 år, dette enigma har blitt utforsket av min rådgiver, Curtis Livlige ved Indiana University, og hans studenter og kolleger. Vårt laboratorium har funnet støtte for en hypotese om at sex er gunstig i parasitt-rike miljøer.,

The Red Queen Hypotese

The Red Queen Hypotese foreslår at virulente parasitter tilpasse seg for å infisere genetisk felles, allhers gud, å hindre asexuals fra å bli for rikelig (felles bad). Sex produserer genetisk unike personer som kan unngå infeksjon (sjelden er bra), og er dermed favorisert av naturlig utvalg.

hypotesen er oppkalt etter en passasje i Lewis Carroll ‘ s «Gjennom Jakt Glass». Den Røde Dronningen og Alice kjøre over åsene og dalene, men alltid forbli på samme sted., På samme måte, i henhold til hypotesen, genetisk endring i en befolkning som er nødvendig for å opprettholde status quo. Frekvenser av asexual vert økning (hills) og nedgang (daler) i respons til parasitten tilpasning, mens seksuell verter kan unngå disse coevolutionary oppturer og nedturer.

til Slutt, disse dynamics over generasjoner hindre en asexual ta over og opprettholde sameksistens av asexuals og sexuals.,

Tilpasning av lokale parasitter

Potamopyrgus antipodarum er en Ny Zealand ferskvannssnegl som gjengir enten seksuelt eller clonally, og ikke bytte modus i løpet av sin levetid. Som en befolkning, sneglene kan være asexual eller blandinger av asexual og seksuelle individer.

I 1987, mens sammenligne blandet snegl bestander med helt asexual bestander, Livlige funnet tidligere var sterkt infisert av en steriliserings-ormen parasitten., Dette var den første hint om at en høy forekomst av parasitten infeksjon i sneglen befolkningen fremmer sameksistens av seksuell og asexual bestander.

Siden da, flere eksperimenter har vist at disse parasittene er bedre i stand til å infisere snegler fra samme innsjø enn fra forskjellige innsjøer. Dette tyder på parasitter er tilpasset for å bedre infisere snegler bare i den lokale blandet befolkning, en prediksjon av den Røde Dronning Hypotese.,

sammenhengen mellom parasitt tilpasning og seksuell reproduksjon i snegler led Livlige, våre samarbeidspartnere, Lynda Delph og Jukka Jokela, og meg til å undersøke et slikt mønster i Alexandrina og Kaniere innsjøer i New Zealand.

I hver innsjø, seksuell snegler og parasitter er vanlig på grunt vann marginer, og dyp habitater (mer enn fire meters dyp) er dominert av infisert asexuals. Vi har en hypotese om at sexuals hadde en fordel over asexuals i grunt vann på grunn av coevolving parasitter, men ikke i den dype hvor parasitter er fraværende.,

Imidlertid en alternativ forklaring er at grunt vann snegler er utsatt, generelt. Vi måtte finne ut om grunt vann snegler ble utsatt spesielt til lokale, med samme lake parasitter eller til alle parasitter, uavhengig av plassering. Den Røde Dronningen ville forutsi tidligere fordi lokale parasitter ville ha den beste muligheten til å coevolve med snegler.

Parasitter er rikelig på grunt vann på grunn av beite oppførsel av ender., Parasitten larver må være inntatt av ender for å fullføre parasitter’ livssyklus (ender ved et uhell spise infisert snegler). Ender ikke grovfôr i dyp habitater, så parasitter kan bare fullføre livssyklusen i grunne habitater. Det virker som om det er mer utvalg av snegler og parasitter i den grunne siden i den dype, snegler og parasitter sjelden støter på hverandre.

Vår eksperimentelle design var enkel: ta grunt og dypt vann snegler og utsette dem for parasitter hentet fra samme innsjøer og fra forskjellige innsjøer. Vi fant to interessante resultater.,

Først, grunt vann snegler var mer infisert av samme-lake parasitter enn det som var dypt vann snegler, noe som tyder på parasitter coevolve bare med snegler i den grunne habitater. Dypt vann snegler vil ikke delta i coevolutionary vekselsvirkningene, bare noen meter unna.

for det Andre, verken grunt eller dypt vann snegler ble utsatt for forskjellige-lake parasitter. Derfor er det kun lokale (dvs., coevolving) parasitter, og ikke parasitter fra hvor som helst, kan infisere grunne snegler.,

Vanlige er dårlig, sjelden er bra

Fra vår eksperiment, vi fant støtte for Red Queen Hypotese og vist sin søknad til små romlige skalaer i naturen. Vi viste at parasitter er tilpasset snegl populasjoner der sexuals og asexuals eksistere i grunt vann.

I et beslektet studium, Livlig og Jokela vist at som parasitter tilpasse seg for å infisere asexual snegler i det grunne vannet, de faktisk favør sex, som spådd av den Røde Dronning Hypotese. Snegler som var genetisk vanlig og svært infisert av parasitter var sjeldne., Snegler som var genetisk uvanlig og tidligere motstandsdyktig mot parasitter ble vanlig og infisert. All den stund, seksuell snegler vedvarte i det grunne vannet. Dette var første gang noen har vist at Red Queen dynamics vedlikeholdt seksuell reproduksjon.

til Tross for kostnadene av seksuell reproduksjon, det ser ut til å ha bruk mot parasitter. Seksuelle organismer er genetisk sjeldne, og følgelig, parasitter kan ikke tilpasse seg til dem., Bevis fra New Zealand snegler viser at parasitten tilpasning for å infisere felles asexual enkeltpersoner hindrer asexuals fra eliminere sexuals fra befolkningen.

Mer forskning i andre organismer med både reproduserende modus ville være til stor nytte for vår forståelse av fordeler til sex and the dynamics underliggende asexual-seksuell sameksistens.

For mer, se Indiana University press release.

— Kayla King, Indiana University, [email protected]

Dette Bak Kulissene artikkelen ble gitt til LiveScience i samarbeid med National Science Foundation.,

  • Indiana University graduate student Kayla King dissekerer snegler under mikroskopet.
    Kreditt og Større Versjon

  • Curtis Livlige og Jukka Jokela dykke for å samle snegler i Lake Alexandrina, New Zealand.
    Kreditt og Større Versjon

  • Vises, er en infisert snegl (øverst) og en infisert snegl (nederst) fjernet fra sitt skall.,
    Kreditt og Større Versjon

Etterforskere
Kayla King
Curtis Livlige
Lynda Delph
Jukka Jokela

Relaterte Institusjoner/Organisasjoner
Indiana University
Eawag/ETH-Zürich

Steder
Indiana
New Zealand

Relaterte Programmer
Befolkningen og Samfunnet Økologi
Lang Sikt Forskning i Miljø-Biologi

i Slekt Awards
#0640639 LTREB: EN Langsiktig Studie av Vert-Parasitt Vekselsvirkningene

Totale Tilskudd
$424,937