《Science | 分散稳定了宿主-寄生系统耦合的生态和进化动态》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-16
  • 2024年3月14日,威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员在Science发表了题为Dispersal stabilizes coupled ecological and evolutionary dynamics in a host-parasitoid system的文章。

    当生态和进化动力学在相似的时间尺度上发生时,由此产生的生态-进化动力学的持久性需要生态和进化的稳定性。这融合了生态学和进化生物学中的核心问题:物种如何共存,以及是什么维持了种群中的遗传多样性?

    在这项工作中,研究人员调查了一个宿主-寄生系统,其中豌豆蚜虫寄主快速进化出了对Aphidius ervi寄生者的抗性。野外数据和数学模拟表明,寄生蜂分散的异质性可以通过时间和空间产生对宿主的寄生介导选择的变化。实验显示了进化权衡加上适度的宿主在这种选择镶嵌体上的分散,如何导致宿主-寄生者共存并维持宿主抗性的遗传变异。该结果展示了分散如何稳定生态-进化动力学的生态和进化组成部分。

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    • 2024年3月15日,麦吉尔大学等机构的研究人员在Science发表了题为Diversity begets stability: Sublinear growth and competitive coexistence across ecosystems的文章。 世界范围内物种多样性的丧失使人们迫切需要了解多样化的生态系统如何维持稳定性。虽然早期的生态学思想和经典观察表明稳定性随着多样性的增加而增加,但生态学理论做出了相反的预测,导致了长期存在的 “多样性-稳定性辩论”。 该研究表明,如果增长与生物量的次线性幂律 (指数 <1),这个难题可以解决,表现出一种类似于个体发育模型的群体自我调节形式。研究人员表明,具有亚线性增长的人群之间的竞争性相互作用不会像逻辑斯谛增长那样导致排斥,而是促进了更高多样性的稳定性。该模型将理论与经典观察重新对齐,并预测了大规模的宏观生态模式。然而,它做出了一个令人不安的预测: 生物多样性的丧失可能会加速生态系统的不稳定。
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    • 寄生的丝状线虫感染了数亿人,造成河盲症和淋巴丝虫病等疾病,这些疾病可导致象皮病,即四肢严重肿胀。蚊子传播寄生线虫,这些线虫在其昆虫和哺乳动物宿主体内进行复杂的迁移。一种寄生线虫Brugia malayi,从蚊子的肠道开始,迁移到其飞行肌肉,然后到其嘴巴。在人类宿主中,线虫在淋巴系统和血液之间穿梭。研究人员几乎不知道线虫是如何实现这种对它们的生存至关重要的游牧生活方式。 在一项新的研究中,威斯康星大学麦迪逊分校的科学家首次对线虫通过宿主迁移的遗传基因进行了研究,他们确定了线虫用来响应宿主环境的两个基因OSM-9和TAX-4;当基因被破坏时,线虫就会丢失,感染宿主的效率也会降低,该研究成果于6月发表在《PLOS Biology》杂志上。这些基因是线虫化学感应网络的一部分,化学感应蛋白和神经细胞的组合,让寄生虫检测并对环境中的分子作出反应;由于这些反应是线虫复杂生命周期的关键,它们是未来治疗的潜在目标。