Gene-for-gene共同进化

在一些寄生虫和宿主之间的相互作用,共同进化可以具体形式称为gene-for-gene共同进化或比对基因共同进化。这是一种互惠进化基于的想法,如果一个成员的共同进化关系的基因影响的关系,其他成员的基因来对抗这种效果。这些基因进化相互地并提供特定类型的共同进化的遗传基础。之间的这种关系已经证明植物和它们的寄生虫,包括锈真菌、线虫、细菌,病毒,和一种昆虫。其原理也很多的基础植物育种项目旨在增加抵抗病原体。

gene-for-gene共同进化的过程开始时寄生虫人口遇到一个新工厂的主人。大多数主机个人将无法检测的存在寄生虫。某些主机个体,然而,可能有一个突变基因,被称为电阻基因在这种情况下,允许他们发现一种寄生虫产生的物质,通过一个所谓的编码非病原性基因。被提醒寄生虫的威胁后,主机响应防止寄生虫入侵。耐药基因将赋予一种优势植物携带它,允许个人生存和他们的基因传递给后代。个人,不具备这种基因将无法抵抗入侵的寄生虫,会死去,无法将他们的基因型。因此,新的耐药基因将蔓延到整个人口。此时寄生虫可能似乎以智取胜,但事实上可以规避这种基因逃避宿主的基因的方法。如果一个突变出现在编码基因产品主机识别,基因产品将改变和主机将不再能够抵制这种寄生虫。这个突变基因的传播寄生虫人口将青睐的自然选择。两个物种之间的基因乒乓球比赛可以接踵而来,随着主持人的发展另一个突变基因,允许其检测寄生虫,寄生虫对这个基因防御策略变更为了避免检测。宿主和寄生虫种群因此积累共同进化的这些匹配的基因。

在农业gene-for-gene关系维护通过引入新的抗性基因覆盖大面积的所有植物。在自然种群中,每个新的耐药基因出现突变体在一个单一的个体,然后传播通过自然选择在整个人口在随后的几代人。展示gene-for-gene关系在自然种群是一个困难和耗时的过程,因为它要求详细的遗传和生态研究的植物和它们的病原体需要许多年。

研究的例子野生亚麻(亚麻属植物边际),亚麻生锈(Melampsora利尼在澳大利亚)。当地居民的亚麻植物和亚麻锈港口多个匹配的耐药基因和无毒性。基因和它们的频率在当地居民的数量波动极大地随着时间进化仍在继续。小种群的抗性基因可以失去机会的过程遗传漂变(看到生物圈:生物多样性)。新基因在宿主和寄生虫种群可以出现通过突变或基因的涌入其他人群。因此,长期动力学之间的共同进化gene-for-gene亚麻和亚麻锈取决于新基因的速度出现在当地居民的寄生虫和主机,自然选择作用于这些基因的强度(反过来,这取决于特定的寄生虫的毒性基因型),宿主和寄生虫,人口规模和速度,种群之间的基因转移。

并不是所有的植物之间的相互作用和寄生虫gene-for-gene的方式共同进化。电阻在植物宿主往往是由许多基因决定而不是由单个基因。gene-for-gene共同进化的例子,不过,慢慢积累,这些都是提供一个强大的工具在培育农作物抵抗病原体和寄生虫。像其他形式的共同进化在自然种群进行了研究,研究结果将有助于确定还是其他方式的选择更持久抗性作物。然而,这样的研究需要完整的生物社区保存为珍贵的自然实验室对于理解共同进化的过程。

的地理马赛克共同进化的理论

自然生物群落发展的相互作用的研究表明,长期的动态进化可能发生在大的地理分布范围,而不是在当地居民。这种观点被称为地理马赛克共同进化的理论。这是基于这样的观察:一个物种可能成为专业适应另一个物种在不同的地区是不同的。一个物种,参与一个种间相互作用在一个地理区域甚至可能不会出现在另一个地理区域。这种地理镶嵌在进化的交互提供了共同进化的总体方向的原料,所得为基因在当地交互传播到其他人群青睐。

一些当地居民可能贡献小的总体方向两个或更多物种之间的共同进化,而其他人群可能是至关重要的过程。一个高度致命的形式的寄生虫,最近已经引入当地人口可能会导致宿主的灭绝人口,造成自己的灭绝。在另一个人口进化强大的主机的耐药基因可能导致当地人口灭绝的寄生虫。在其他人群这两个物种可能以不同的方式继续共存,但共同进化。在很长一段适应在这些人口会蔓延到其他人群的总体方向和影响寄生虫和主机之间的共同进化的物种。类似的地理差异互动是已知的捕食者和之间发生猎物和竞争对手之间共生生物。

对于某些形式的共同进化发生在地理层面上,许多相互作用的物种的数量必须保持在当地范围内(异质种群)以及在更广泛的地理分布范围。一个物种应减少到几个人口,地理马赛克的吗多样化的适应减少燃料的共同进化的过程。

一个物种与几个物种的共同进化

在这个过程中被称为共同进化的交替一个物种与其他物种一起改变,改变的物种与它在许多代互动。欧洲杜鹃(Cuculus canorus)提供这种类型的共同进化的一个例子。产卵的杜鹃像小鸡寄生虫,在其他鸟类的巢和根据这些主机抚育自己的孩子。杜鹃在英国的四大主机物种草甸鹡鸰(Anthus pratensis),芦苇莺(Acrocephalus scirpaceus),斑驳的鹡鸰(Motacilla alba yarrellii),篱雀(扁桃体脓肿modularis)。

杜鹃人口已经进化出许多适应,使他们诱骗宿主抚养年轻,其中最令人印象深刻的是鸡蛋的生产类似的主机。杜鹃能生产鸡蛋,鸡蛋的颜色非常相似的草甸鹡鸰,芦苇莺,或斑驳的鹡鸰。三个不同的杜鹃基因型负责生产这三种不同的鸡蛋的颜色,因此杜鹃是多态对鸡蛋的颜色。这些基因型保持在杜鹃人群因为自然选择是不断变化的基因型是青睐。这是因为经过许多代主机物种可以开发防御布谷鸟,比如区分鸡蛋和驱逐那些只有细微差别的。(这种能力就是拒绝鸡蛋是进化的事实在冰岛,杜鹃在哪里土著斑驳的鹡鸰,草甸鹡鸰将接受杜鹃鸡蛋放在巢穴研究人员)。作为这种防守策略传播的基因在宿主人口,杜鹃和基因型,可以让他们产生卵子模仿鸡蛋颜色新主机的青睐。

由主机之间交替,杜鹃是共同进化的鸟类在英国。他们的一些当前的主机,包括篱雀,几乎没有防御杜鹃,不拒绝杜鹃鸡蛋,这可能表明,这些主机杜鹃最近的目标。其他一些潜在的宿主,杜鹃不目前殖民会强烈反对任何鸡蛋不一样的自己,表明这些鸟类可能是主机在最近的过去,但被杜鹃抛弃后防御它们进化。在许多代,这些前主机可能会失去他们的防御,因为留住他们的进化压力被杜鹃relaxed-they不再被攻击。在英国的这些类型的防御让杜鹃鸟再次攻击目标,从而继续共同进化的过程中交替主机。