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研究将亲属选择与寄生虫的寄主操纵行为联系起来

德克萨斯农工大学生物学家Charles Criscione博士和加拿大的合作者进行的一项新研究表明,家庭联系和特质,例如操纵,牺牲和无私,对寄生生物的生存至关重要,就像在人类等认知物种中一样。

从本质上讲,当成功传播时,某些寄生虫会在其亲属的帮助下获得成功。

特别是在刺血性肝吸虫(Dicrocoelium dendriticum)的情况下,单个幼虫进入并占领了蚂蚁寄主的大脑,迫使蚂蚁紧贴植被,直到被the虫的下一个寄主(如牛和牛)吃掉为止。鹿。在一个关于利他行为的教科书示例中,大脑吸虫牺牲自己以确保其亲属的生存,这些亲戚会共同感染同一只蚂蚁的腹部。通过植被暴露的蚂蚁可确保腹吸虫的传播,这些吸虫通过感染哺乳动物的胆管而得以存活,它们在那里进行有性繁殖,并将下一代寄生虫后代散布在寄居于粪便中的世界中。

40多年来,科学家一直假设亲属选择-有利于亲属生存的性状的演变-可以解释脑fl幸的高尚自我牺牲。

Criscione说:“据推测,在基因上相同的个体(我们称为克隆人)可以最终生活在同一只蚂蚁中,因为在蜗牛的第一宿主中,该寄生虫处于无性繁殖阶段。”“许多克隆体的幼虫寄生虫在蜗牛喜欢吃的粘液球中从蜗牛中释放出来。但是,没有人测试过这种寄生虫共同感染蚂蚁的克隆关系,尤其是在脑吸虫和腹部吸虫之间。”

Criscione和他的同事John Gilleard博士(卡尔加里大学)以及Cam Goater博士和Brad van Paridon博士(莱斯布里奇大学)做到了这一点,现在他们有数据证明这一点。

在他们的研究中,研究人员测量了蚂蚁内大脑和腹部吸虫之间的遗传相关性,该团队不仅证明了克隆体同时在同一只蚂蚁中发生的频率要比偶然的预期要高得多,而且还发现了脑吸虫通常在蚂蚁内具有克隆体。同一只蚂蚁。他们的研究目前在线发表,并将于下周在《美国国家科学院院刊》上发表。该研究提供了罕见的遗传证据,以支持亲缘选择在利于寄生虫,有利于寄生虫的宿主操纵行为的进化中的作用。传播,并作为对类似行为的进化解释,以提高遗传相关家庭成员之间生存和繁殖的几率。

Criscione说:“柳叶刀吸血鬼是亲属选择的一个极端例子,因为它在蜗牛宿主中的寄生虫的无性生殖阶段已经实现了最高程度的遗传相关性,即克隆性。”“虽然我们的数据证实了原始假设,因为我们发现了很多克隆人,并且这些克隆人会共同感染同一只蚂蚁,但我们的研究也反映出科学界非常重要的需求,即在可能的情况下收集硬数据来检验我们的假设,而不管其直观性如何。似乎特别是在象刺血针之类的标志性系统中。”

为了解释亲属的选择,克里斯西奥顺应了人口遗传学的奠基人之一,JBS霍尔丹(JBS Haldane),具体来说,是他的研究生和著名的进化生物学家约翰·梅纳德·史密斯(John Maynard Smith)回忆起的一句话:八个堂兄或两个兄弟。”从本质上讲,减少个人生存和/或繁殖的特质-一种利他主义的特质-在人群中的频率会增加,因为该特质有利于生存和/或繁殖,从而有利于亲戚的个体适应。

克里斯西奥说:“全兄弟姐妹和表兄弟姐妹分别平均占其遗传信息的50%和12。5%。”“通过'帮助'一个完整的兄弟姐妹中的两个或一个堂兄中的八个表兄弟,该个体实际上从遗传信息的角度确保了自身的生存和/或繁殖。

“理论表明,一个真正的自我牺牲行为-利他主义-不能通过自然选择而进化,因为演员死了并且不能传递该行为背后的遗传变异。但是,如果演员的利他行为的接受者是相关的对演员而言,由于演员与亲戚共享其基因,所以特质可以进化或频率增加,这是亲属选择或有益于亲戚的特质进化的前提。在腹部,即使脑吸虫不传播给下一个宿主,它的克隆体也一样,它们就像双胞胎一样,因为它们共享100%的遗传信息。

有趣的是,克里斯昂(Criscione)指出,当蚂蚁第一次吃蜗牛泥球并摄取无数寄生虫幼虫时,许多蚂蚁会迁移到蚂蚁的头部。但是当一个人到达蚂蚁的大脑时,其余的会改变方向并迁移到腹部,在腹部它们周围会形成一个保护性囊肿。

那么,是什么使一个大脑fl幸成为英雄,更不用说其他人回头去争取蚂蚁腹部的相对安全性了呢?

克里斯西奥说:“我们不知道。”“一种假设是,这种“英雄”性状的遗传基础在所有个体中都能找到,但是我们需要知道控制该性状的一个或多个基因才能回答这一问题。因此,这仍然是一个悬而未决的问题。方向上,有一种假设是,脑吸虫直接释放出一种化学物质,或者脑吸虫间接引起了蚂蚁释放出一种化学物质,从而告知另一只幼虫进入腹部。”

从更广泛的角度来看,克里斯昂说,亲属和多层次选择的融合重新引起了人们对个体间遗传关系如何影响性状选择的兴趣,从社会行为到植物如何生根。

Criscione说:“我们的研究增加了一个独特的特征,其中亲属选择的特征是有助于寄生虫传播的特征。”“对于吸虫而言,这也很有趣,它们是一类寄生的扁虫,估计有30,000种以上,其中一些具有重要的经济和健康意义。所有吸虫都在其第一宿主中无性繁殖,通常是因此,克隆性,即遗传相关性的最高形式,使得亲属选择成为其他吸虫特征进化的一种可能性,包括克隆和种姓形成之间的竞争,甚至可能是宿主在毒力方面的竞争。”

Criscione说,关于刺血虫肝吸虫系统中克隆体的传播生物学,有很多东西要学,从有多少种到最终的哺乳动物宿主,到它们在各个最终宿主之间的分散程度。

Criscione说:“如果克隆人最终在同一宿主中并交配,那等于自我交配。”“自我交配是近交的一种极端形式,它是决定遗传信息如何在群体中的各个个体之间分配的一种进化机制。此外,询问某个特定克隆是否占主导地位还是我们感兴趣的是,各种不同的克隆在向最终宿主的传播过程中仍然存活?”

由于寄生虫改变了宿主的表型-行为和形态-在吸虫以外的其他寄生虫中也有发生,因此Criscione说,将这些寄生虫的生态学,种群遗传学和系统发育学与这些寄生虫的操纵特性相结合以充分了解其起源非常重要,适应意义和生态环境。

Criscione补充说:“寄生虫的生态学和进化出寄生生命周期的不同物种的数量极为不同。”“因此,发现改变的宿主表型在不同的寄生虫中出现的可能方式将是令人兴奋的。”

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