個性における主要な進化的移行の起源と発展

科学分野:

• 進化生物学
• 発達生物学
• 微生物学

背景:

• 強制性エンドシンビオシスは,異なる種が単一の生物に合併する主要な進化的移行である.
• このような統合に繋がる 進化と発達の経路を理解することは 極めて重要ですが 限られているのです
• バクテリアのBlochmanniaとアリの部族のCamponotiniは,エンドシンビオシスの起源を研究するためのモデルシステムを提供しています.

研究 の 目的:

• ブロクマンニアとカンポノチニアリとの間の強制的エンドシンビオシスの基礎となる進化的および発達的メカニズムを調査する.
• この共生関係の発展過程で ホックス遺伝子がどのように再利用されたかを明らかにする.
• バクテリアの統合を促進する母親の遺伝子発現とサブセルラー局所化の役割を理解する.

主な方法:

• カンポノチニアリと他の昆虫の胚発達の比較分析
• 胚形成中のホックス遺伝子 (腹部Aと超胸部) の発現パターンと機能の調査.
• ホックス遺伝子のmRNAとタンパク質の初期胚における生殖遺伝子の局所化に関する研究.
• ブロッヒマニア菌がこれらの胚の成分と相互作用し,それを調節する分析

主要な成果:

• Blochmannia-Camponotiniの強制性エンドシンビオシスは,他の昆虫と比較して,胚の発達における根本的な変化によって発生した.
• ホックス遺伝子 (abdAとUbx) は,その産物が母体で発現し,初期の胚に局所化することで,生殖遺伝子を調節するために再配線された.
• ブロッヒマニア菌は4つの異なる胚部位でこれらの局所化されたホックス遺伝子産物を選択的に調節し,統合のための機能的座標を確立します.
• 胚におけるmRNAとタンパク質の局所化能力は,エンドシンビオシス以前のもので,BlochmanniaとCamponotiniによって併用された.

結論:

• Blochmanniaを Camponotiniに統合するには,保存された Hox 遺伝子ネットワークの再配線と,既存の発達能力のコオプションが必要でした.
• 分子革新 (遺伝子ネットワークの再配線) と生態学的要因 (相互主義,水平移転) の組み合わせにより,この主要な進化的移行が容易になりました.
• この研究は,発達的な可塑性と生態学的相互作用の収束が 複雑な共生システムの起源と発展を促す方法を示しています