相利共生系の起源と多様化の理論的研究

互惠系统的起源和多样化的理论研究

基本信息

批准号：
15J10728
负责人：
内海邑
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

相利共生は利用可能な資源を変え、生物が新たなニッチへ進出することを可能にする。例えば、ミドリゾウリムシでは共生藻類の獲得により従属栄養性から独立栄養性へと変化することが知られている。このように共生がニッチを大きく変える場合、共生者にとって水平伝達と垂直伝達のどちらが有利になるのだろうか。直感的には、共生相手を失ってしまうと新規ニッチを利用できなくなるため、ニッチ変化が大きい場合には垂直伝達が有利になると考えられる。しかしながら、ニッチ変化と伝達様式の関係はこれまで議論されてこなかった。そこで、本研究では共生による宿主のニッチ変化の大きさに応じて、共生者の伝達様式がどのように変わるのかを理論的に分析した。共生者の進化形質は水平伝達率であるとし、水平伝達率を上げると宿主の繁殖が抑制され垂直伝達されにくくなるというトレードオフを仮定した。また環境中には、共生状態の宿主のみが利用できる新規ニッチの資源と自由生活状態の宿主も利用できる既存ニッチの資源があると仮定した。共生によって既存ニッチの利用効率が高まる場合はニッチ変化が小さく、新規ニッチの利用効率が高まる場合はニッチ変化が大きいことに対応する。モデルの解析の結果、上記の直感に反して、共生によるニッチ変化が大きいほど共生者は水平伝達を進化させやすいことが明らかになった。これは、ニッチ変化が大きいほど、共生状態と自由生活状態の宿主間での資源競争が弱まり、自由生活状態の宿主の個体数が高く維持されるためだと考えられる。このときには、共生者が新たな宿主と出会いやすく、共生者にとっては効率的に増殖することのできる水平伝達の方が垂直伝達よりも有利になるのである。また、新規ニッチへの進出をもたらす共生系において、垂直伝達が進化するためには、新規ニッチの利用が既存のニッチ利用に比べて宿主の適応度を大きく増加させることが必要であった。

兼容性改变了可用的资源，并使生物可以发展成为新的利基市场。例如，众所周知，通过获得共生藻类，甲虫甲虫从异养中转变为自养。如果共生改变这样的壁ni，这对共生学对水平或垂直传播更有优势？直观地，如果我们失去共生伙伴，我们将不再能够使用新的壁ni，因此当利基市场变化很大时，垂直传输可能会有利。但是，到目前为止，尚未讨论利基变化与交流方式之间的关系。因此，在这项研究中，我们从理论上分析了共生的交流方式如何根据由共生宿主的生态裂市场变化的幅度变化。我们假设共生的进化特征是水平传输速率，我们假设一个权衡，提高水平传输速率将抑制宿主的繁殖并使其难以垂直传输。我们还假设，在环境中，有新的利基资源仅适用于共生状态的主机和自由生活状态的主机也可用的现有利基资源。当使用现有壁ni的效率由于共生而提高时，利基的变化很小，当使用新壁ches的效率提高时，利基市场的变化很大。该模型的分析表明，违反直觉，共生引起的利基变化越大，共生越有可能发展水平通信。这之所以被认为是因为，在共生状态和自由生活状态下的宿主之间的利基变化越大，资源竞争越弱，并且保持自由生活状态的寄主人口越高。目前，共生技术更有可能遇到新宿主，而水平传播允许共生有效繁殖，比垂直传播更有利。此外，在共生系统中导致进入新的壁ches的过程中，为了进化垂直传输，与现有的利基使用相比，使用新的壁ches可以显着提高宿主的适应性。