efense Tegen Parasieten | NSF - National Science Foundation

Onderzoek News

de Voordelen van Seksuele Reproductie Liggen in de Verdediging Tegen Parasieten

Indiana University graduate student beschrijft onderzoek bestuderen van de bevolking van Nieuw-Zeeland zoetwater slakken die zich voortplanten ofwel seksueel of aseksueel om te bepalen of seksuele reproductie voordelen biedt in de parasiet-rijke omgevingen

Bezig eenden foerageren in de ondiepe regio van Lake Alexandrina, Nieuw-Zeeland.,

Credit en grotere versie
bekijk aanvullende Multimedia

28 oktober 2009

sinds Darwin ‘ s tijd hebben biologen geprobeerd de voordelen van seksuele reproductie te begrijpen. Dit is niet triviaal omdat er duidelijke nadelen aan seks.in tegenstelling tot seksuele organismen hebben aseksuelen geen partner nodig om zich voort te planten, ze kunnen zich clonaal voortplanten en ze kunnen twee keer zoveel vrouwelijke nakomelingen voortbrengen., Als er geen voordelen aan seks waren, en als zowel seksuele Als aseksuele individuen concurreerden om middelen, zouden de aseksuelen het in slechts een paar generaties overnemen.

desondanks reproduceren de meeste eukaryotische organismen zich seksueel, en het grote mysterie is dat gemengde seksueel-aseksuele populaties in de natuur voorkomen.al meer dan 20 jaar wordt dit raadsel onderzocht door mijn adviseur, Curtis Lively aan de Indiana University, en zijn studenten en collega ‘ s. Ons lab heeft steun gevonden voor een hypothese dat seks gunstig is in parasietrijke omgevingen.,

De Red Queen hypothese

De Red Queen hypothese stelt voor dat virulente parasieten zich aanpassen om genetisch voorkomende gastheren te infecteren, waardoor aseksuelen niet te overvloedig worden (algemeen is slecht). Seks produceert genetisch unieke individuen die infectie kunnen voorkomen (zeldzaam is goed), en worden dus begunstigd door natuurlijke selectie.

de hypothese is vernoemd naar een passage in Lewis Carroll ‘ s “Through the Looking Glass”. De Rode Koningin en Alice lopen over heuvels en valleien, maar blijven altijd op dezelfde plaats., Evenzo, volgens de hypothese, is genetische verandering in een bevolking noodzakelijk om de status quo te handhaven. Frequenties van aseksuele gastheren stijgen (heuvels) en dalen (valleien) als reactie op parasitaire aanpassing, terwijl seksuele gastheren deze Co-evolutionaire ups en downs kunnen vermijden.

uiteindelijk voorkomt deze dynamiek over generaties een aseksuele overname en handhaaft ze de coëxistentie van aseksuelen en seksuals.,

adaptatie van lokale parasieten

Potamopyrgus antipodarum is een Nieuw-Zeelandse zoetwaterslak die zich seksueel of clonaal voortplant en tijdens zijn leven niet van modus wisselt. Als populatie, kunnen de slakken aseksueel zijn of mengsels van aseksuele en seksuele individuen.in 1987, toen Lively gemengde slakkenpopulaties vergeleek met volledig aseksuele populaties, bleek dat de eerste meer besmet waren door een steriliserende wormparasiet., Dit was de eerste aanwijzing dat een hoge mate van parasitaire infectie in de slakkenpopulatie de coëxistentie van seksuele en aseksuele populaties bevordert.

sindsdien hebben verschillende experimenten aangetoond dat deze parasieten beter in staat zijn slakken uit hetzelfde meer te infecteren dan uit verschillende meren. Dit suggereert dat parasieten zijn aangepast om slakken beter te infecteren alleen in de lokale gemengde populatie, een voorspelling van de Red Queen hypothese.,de associatie tussen parasietadaptatie en seksuele voortplanting bij slakken leidde Lively, onze medewerkers Lynda Delph en Jukka Jokela, en mij ertoe om een dergelijk patroon binnen Alexandrina en Kaniere meren in Nieuw-Zeeland te onderzoeken.

in elk meer komen seksuele slakken en parasieten vaak voor in ondiepe waterranden, en diepe habitats (meer dan vier meter diep) worden gedomineerd door niet-geïnfecteerde aseksuelen. We veronderstelden dat seksuals een voordeel hadden ten opzichte van aseksuelen in het ondiepe water als gevolg van coevolving parasieten, maar niet in de diepte waar parasieten afwezig zijn.,

een andere verklaring is echter dat de slakken in ondiep water over het algemeen gevoelig zijn. We moesten bepalen of slakken in het ondiepe water specifiek gevoelig waren voor lokale, dezelfde-meer parasieten of voor alle parasieten, ongeacht de locatie. De Rode Koningin zou de eerste voorspellen omdat de lokale parasieten de beste kans zouden hebben om samen te leven met de slakken.

parasieten zijn overvloedig aanwezig in ondiep water vanwege het foerageergedrag van eenden., Parasietlarven moeten door eenden worden ingenomen om de levenscyclus van de parasiet te voltooien (eenden eten per ongeluk de besmette slakken op). Eenden foerageren niet in diepe habitats, dus parasieten kunnen hun levenscyclus alleen in ondiepe habitats voltooien. Het lijkt erop dat er meer selectie van de slakken en parasieten in de ondiepe omdat in de diepe, slakken en parasieten zelden elkaar tegenkomen.

ons experimentele ontwerp was eenvoudig: neem ondiepe en diepwaterslakken en stel ze bloot aan parasieten verzameld uit dezelfde meren en uit verschillende meren. We vonden twee interessante resultaten.,

ten eerste waren ondiepe slakken meer besmet met dezelfde meerparasieten dan diepwaterslakken, wat erop wijst dat parasieten alleen samenleven met slakken in de ondiepe habitats. Diepwaterslakken nemen niet deel aan de coevolutionaire interacties op enkele meters afstand.

ten tweede waren ondiepe-noch diepwaterslakken gevoelig voor verschillende meerparasieten. Daarom kunnen alleen lokale (d.w.z. coevolving) parasieten, en niet parasieten van overal, ondiepe slakken infecteren.,

Common is bad, rare is good

uit ons experiment vonden we ondersteuning voor de Red Queen hypothese en demonstreerden we de toepassing ervan op kleine ruimtelijke schalen in de natuur. We toonden aan dat parasieten zijn aangepast aan de slakkenpopulaties waar seksuals en aseksuelen naast elkaar bestaan in ondiep water. in een verwante studie toonden Lively en Jokela aan dat parasieten zich aanpassen aan het infecteren van aseksuele slakken in het ondiepe water, en dat ze inderdaad de voorkeur geven aan seks, zoals voorspeld door de Red Queen hypothese. Slakken die genetisch veel voorkwamen en sterk geïnfecteerd waren door parasieten waren zeldzaam., Slakken die genetisch ongewoon waren en eerder resistent tegen parasieten werden algemeen en besmet. Al die tijd hielden seksuele slakken stand in het ondiepe water. Dit was de eerste keer dat iemand demonstreerde dat Red Queen dynamics seksuele voortplanting in stand hield.

ondanks de kosten van seksuele voortplanting, lijkt het gebruik tegen parasieten te hebben. Seksuele organismen zijn genetisch zeldzaam en bijgevolg kunnen parasieten zich er niet aan aanpassen., Het bewijs van de Nieuw-Zeelandse slakken toont aan dat de aanpassing van de parasiet om gewone aseksuele individuen te infecteren voorkomt dat aseksuelen van het elimineren van seksuals uit de bevolking. meer onderzoek in andere organismen met beide reproductieve modi zou ons inzicht in de voordelen voor seks en de dynamiek die ten grondslag ligt aan aseksueel-seksuele coëxistentie sterk ten goede komen.

voor meer informatie, zie de Indiana University press release.

— Kayla King, Indiana University, [email protected]

Dit artikel achter de schermen werd verstrekt aan LiveScience in samenwerking met de National Science Foundation.,

Indiana University graduate student Kayla King ontleedt slakken onder de microscoop.
Credit and Larger Version
Curtis Lively en Jukka Jokela duiken om slakken te verzamelen in Lake Alexandrina, Nieuw-Zeeland.
Credit en grotere versie
getoond zijn een geïnfecteerde slak (boven) en een niet-geïnfecteerde slak (onder) verwijderd uit hun schelp.,
Krediet-en Grotere Versie