生殖隔離における種間非対称性の進化生態学的起源

生殖隔离中种间不对称的进化生态起源

基本信息

批准号：
21K15160
负责人：
山口諒
金额：
$ 3万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15160/
关键词：
種分化生物系統地理数理モデル

项目摘要

種間の非対称な交配選好性の進化生態学的起源として、これまで本研究の実施を通して個体群動態を考慮することの重要性が明らかとなった。特に進化的な長期のタイムスケールにおいて、古典的には集団サイズが一定と仮定される一方、絶滅リスクを明示的に考慮することによって全く異なる進化パターンが出現することを理論的に解析した。例として、新たな環境への局所適応では、その初期（適応度地形の麓に位置する時点）では適応度が低い個体が大半を占め、集団サイズは小さく、適応するにつれて個体数が回復する。この絶滅リスクを回避するためには、適応度を大幅に回復させるような、表現型上も大きな効果を持つ突然変異の発生と蓄積を待たなければならない。絶滅を回避して長期にわたって生存した親集団同士を交雑させ、その交雑個体の適応度計算を行った結果、絶滅リスクの高かった集団間で種分化可能性も高いことが明らかとなった。これは、絶滅を回避するために各親集団で必要であった表現型上効果の大きな変異が、交雑個体の中で不和合を起こし、結果として適応度の頂点から離れてしまうことに起因する。急速な適応とそれに伴う絶滅リスクと引き換えに生殖隔離の進化速度が加速するという理論を‘種分化の不死鳥仮説’と命名した。また、近縁種の二次的接触の際に、同類交配の強度が両種の安定共存にもたらす条件を理論的に明らかにした。オオヨモギハムシの北海道野外集団を用いたゲノム解析では、交配前隔離に非対称性のある3集団の各組み合わせについて、感覚器である触角を含む頭部および前脚の発現変動遺伝子解析を行った結果、各集団間で複数遺伝子について有意な差を検出している。今後さらに生物学的な解釈を可能とする解析を行い、交配前隔離の非対称性に貢献する遺伝的メカニズムとその進化的背景に関する議論を行う。

通过实施这项研究，考虑人口动态的重要性已被阐明为物种之间不对称跨繁殖偏好的进化生态起源。我们从理论上分析了，特别是在进化的长期时间表上，通常假设人口规模是恒定的，同时明确考虑灭绝风险会导致完全不同的进化模式出现。例如，当地对新环境的适应性在早期阶段（位于健身地形脚下），人口规模较小，人口数量在适应时恢复。为了避免这种灭绝的风险，我们必须等待具有显着表型作用的突变的发生和积累，例如适应性的显着恢复。避免灭绝后，长时间存活的父母群体被跨越，并计算了交叉个体的适应性，据显示，在灭绝高风险的群体之间存在很高的物种形成。这是由于每个亲本人口所需的大量表型效应突变避免灭绝，从而导致跨个体不一致，从而导致体重丰富。快速适应和相关灭绝风险的理论加速了生殖隔离的进化速率，称为“物种形成凤凰假说”。此外，揭示了在密切相关物种的二次接触期间，可能性交配的强度导致两种物种的稳定共存的条件。在使用北海道室外野生块状大理石群体的基因组分析中，我们对三个不对称序列不对称的人群的组合进行了基因分析，包括头部和前腿的表达变化，包括感觉器官，并发现了多个基因组之间的显着差异。将来，将进行进一步的分析以实现生物学解释，并讨论有助于预交换隔离及其进化背景的遗传机制。