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        寄生蟲(chóng)的世界
        
			
        
				2019-04-17 14:31:29
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        來(lái)自動(dòng)物學(xué)系的Alex Betts，Craig MacLean和Kayla King闡述了他們最近在“科學(xué)”雜志上發(fā)表的研究，該研究探討了寄生蟲(chóng)群落對(duì)進(jìn)化變化和多樣性的影響。
        

        寄生蟲(chóng)的世界
        

        達(dá)爾文出版物種起源至今已有150多年的歷史。盡管如此，生物多樣性的演變和后果仍然是進(jìn)化生物學(xué)家仍在解決的迫切問(wèn)題。
        

        世界上到處都是寄生蟲(chóng)，它們與宿主的拮抗作用會(huì)產(chǎn)生巨大的進(jìn)化后果。幾乎所有的生物體都被寄生蟲(chóng)感染，或者自己是寄生蟲(chóng)。重度感染的宿主可能會(huì)受到強(qiáng)烈的自然選擇，因?yàn)樗鼈儾惶赡芊敝?。宿主可以相互?duì)寄生蟲(chóng)施加強(qiáng)烈的選擇，因?yàn)榭剐运拗骺梢缘挚顾鼈?，削弱寄生蟲(chóng)的能力以建立感染和繁殖。這種強(qiáng)烈的相互對(duì)抗可以推動(dòng)快速的進(jìn)化變化，并被認(rèn)為是生物學(xué)的許多其他方面的責(zé)任，從性別到物種形成。
        

        宿主經(jīng)常受到多種不同寄生蟲(chóng)物種的攻擊。我們測(cè)試了這種寄生蟲(chóng)多樣性是否在進(jìn)化時(shí)間(例如共同進(jìn)化)中塑造了與宿主的相互拮抗作用。
        

        在研究今天發(fā)表在科學(xué)，我們研究了單細(xì)胞菌，綠膿桿菌，充當(dāng)之間的相互作用主機(jī)對(duì)于噬菌體寄生蟲(chóng) - 感染細(xì)菌宿主細(xì)胞的微小病毒，在這些細(xì)胞內(nèi)繁殖，并使宿主破裂以釋放其后代。這種寄主 - 寄生蟲(chóng)系統(tǒng)非常有用，因?yàn)槲覀兛梢詫?shí)時(shí)觀察假單胞菌和噬菌體之間的共同進(jìn)化。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，我們使用的細(xì)菌克隆對(duì)我們所有的病毒寄生蟲(chóng)都很敏感。然而，細(xì)菌通過(guò)修飾細(xì)胞表面迅速進(jìn)化出對(duì)噬菌體的抗性，使噬菌體更難附著和感染：噬菌體在注射致死DNA之前必須附著在細(xì)胞表面。作為響應(yīng)，噬菌體進(jìn)化出修飾的結(jié)構(gòu)以附著于改變的細(xì)胞表面。
        

        在許多生態(tài)系統(tǒng)中，不同的寄生蟲(chóng)群落是典型的。我們的工作表明，相對(duì)于單寄生蟲(chóng)物種的感染，寄生蟲(chóng)多樣性可以驅(qū)動(dòng)寄主抗性的快速進(jìn)化。寄主種群也變得更加進(jìn)化，彼此不同。最終，群體之間的這種基因組分裂可能導(dǎo)致新種類(lèi)的細(xì)菌和噬菌體的形成。
        

        在我們的實(shí)驗(yàn)中，我們還測(cè)試了增加寄生蟲(chóng)多樣性是否會(huì)改變宿主和寄生蟲(chóng)之間的共同進(jìn)化模式。我們進(jìn)一步研究了如何通過(guò)宿主和寄生蟲(chóng)基因組中的突變介導(dǎo)變化。這些變化的性質(zhì)通常屬于兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的描述之一：軍備競(jìng)賽和紅色女王。軍備競(jìng)賽涉及宿主抵抗力和寄生蟲(chóng)感染性不斷升高的持續(xù)時(shí)間，因此宿主(和寄生蟲(chóng))的未來(lái)種群總是比祖先更具抗性(或感染性)。相比之下，Red Queen coevolution主要是旋轉(zhuǎn)策略的模式來(lái)匹配你現(xiàn)在的對(duì)手，這樣今天的戰(zhàn)略應(yīng)該對(duì)你的對(duì)手現(xiàn)在最有效，而不太適合過(guò)去或未來(lái)的對(duì)手。
        

        我們的研究表明，寄生蟲(chóng)群落可以形成快速拮抗共同進(jìn)化的溫床。隨著寄生蟲(chóng)多樣性的增加，共同進(jìn)化轉(zhuǎn)向有利于宿主和寄生蟲(chóng)之間更強(qiáng)的軍備競(jìng)賽。隨著寄生蟲(chóng)多樣性的增加，共同進(jìn)化速度加快。宿主和寄生蟲(chóng)分別進(jìn)化出更高水平的抗性和感染性。整個(gè)過(guò)程的基礎(chǔ)是主持人轉(zhuǎn)向適用于各種敵人的一般防御戰(zhàn)略。保持對(duì)抗社區(qū)中每種寄生蟲(chóng)的不同種類(lèi)的抗性并不是最好的方法。宿主使用廣義抗性機(jī)制的能力對(duì)于我們?cè)诙喾N寄生蟲(chóng)面前看到的進(jìn)化加速至關(guān)重要。
        

        這些結(jié)果對(duì)我們思考快速進(jìn)化變化的驅(qū)動(dòng)因素和多樣性的演變具有深遠(yuǎn)的意義。很可能寄生蟲(chóng)群落在亞馬遜雨林等具有高度多樣性的自然生態(tài)系統(tǒng)中觀察到的升高的進(jìn)化速率中發(fā)揮作用。
        
			

			
          
        
			
        
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