Повторна спеціалізація на токсичних плодах у популяції острівних дрозофіл.

СТАТТЯ Опубліковано: 2016 26 квітня

CITE AS: Proc Natl Acad Sci USA. 2016 26 квітня; 113 (17): 4771-4776 https://doi.org/10.1073/pnas.1522559113

Університет Кентуккі

Це дослідження поєднує класичну природознавчу роботу та популяційну геноміку, щоб дослідити інтригуючий приклад спеціалізації збіжних господарів у Дрозофіла. Автори виявили, що, як Drosophila sechellia, a Дрозофіла якуба населення острова Майотт збільшило перевагу і терпимість до фруктів ноні, які є дуже токсичними для більшості Дрозофіла видів. Використовуючи сканування генома для диференціації популяцій, автори виявили кілька локалізованих піків диференціації між мухами материка та острова Майотт, кілька з яких перекриваються локусами, причетними до толерантності до ноні D. sechellia. Просуваючись далі, автори продемонстрували, що перекриття між ними Д. якуба викиди та відомі D. sechellia кількісні локуси ознак нетолерантності (QTL) були більше, ніж очікувалося випадково; проте те саме не стосувалося D. sechellia QTL noni-preference. Хоча для посилання потрібна додаткова робота Д. якуба ці результати припускають, що ознаки продуктивності господаря можуть бути більш генетично передбачуваними, ніж риси переваги господаря.

Розкриття інформації

Процитуйте цю Рекомендацію:

Linnen C: Рекомендації викладачів факультету [Yassin A et al., Proc Natl Acad Sci USA 2016 113 (17): 4771-4776]. У «Факультетських думках», 16 листопада 2016 р .; 10.3410/ф.726263824.793525267

Університет штату Массачусетс Амхерст

Це захоплююче дослідження виявляє пристосування до шкідливих плодів видом дрозофіли. Автори провели популяційні геномні дослідження, щоб виявити гени-кандидати для адаптації. Цікаво, що ця адаптація подібна до адаптації іншого виду роду і, отже, являє собою паралельну адаптацію.

Morinda citrifolia, яку часто називають ноні, дає плоди, токсичні для більшості видів дрозофіл. Добре відомим винятком є Drosophila sechellia, який розвинувся як толерантність до фруктів, так і перевагу до них за останні чверть мільйона років.

Нещодавно автори випадково виявили, що популяція D. yakuba на острові Майотта, що знаходиться між Африканським континентом і Мадагаскаром. Оскільки D. yakuba та D. sechellia розділені приблизно десятьма мільйонами років еволюції і демонструють майже повну репродуктивну ізоляцію, пристосування до життя в ноні дуже малоймовірно через адаптивну інтрогресію, і, отже, майже напевно відбувалося паралельно.

Майотт легко спаровується і дає багато родючих гібридів. Самки Майотти вибирають самців Майотти, але самки якуби на материку не надають переваги. Відсутність постзиготичної репродуктивної ізоляції та асиметричний характер попередньої ізоляції свідчить про те, що це не окремі види.

Отримавши вибір між ноні та бананом, якуба Майотт виявляє дуже сильну перевагу ноні, яка майже така ж сильна, як D. sechellia. На відміну від них, більшість материкових якуб віддають перевагу банану, хоча невелика частина насправді віддає перевагу ноні, незважаючи на те, що вона не знаходиться на континенті.

Порівняно з континентом, у майоттських якуб значно вищий рівень виживання личинок на ноні. Таким чином, переваги та відмінності в ефективності еволюціонували серед населення Майотти. Особи F1 були проміжними між материком і якутською островою Майотта за своїми уподобаннями; однак у них був рівень виживання личинок на ноні, який не суттєво відрізнявся від популяції Майотти. Таким чином, еволюціонувала чудова ефективність ноні є домінуючою.

Порівнюючи молекулярно-популяційні генетичні властивості популяції Майотти з найближчою материковою популяцією в Кенії, дослідники підрахували, що Майотта була колонізована приблизно 29 000 років тому. Подія колонізації призвела до помірного вузького місця. Ступінь диференціації населення між материком та Майоттою, виміряна Fst, не дуже велика. Цей скромний Fst сприяв проведенню геномних сканувань у пошуках кандидатів на генетичні зміни, пов'язані з адаптацією до ноні.

Найсильніша зміна частоти алелів пов'язана з Х-зв'язком і інтригуюче розташована в області QTL, раніше виявленій у D. sechellia, завдяки здатності личинок переносити основний токсин ноні, октанової кислоти. Одним із можливих генів-кандидатів у цій області є ген рецептора ювенільного гормону gce, який регулює линьку.

Інша область зміни частоти алелів містить гени, які кодують травні серинові протеази. Вони беруть участь як у детоксикації, так і у виборі їжі. Цікаво, що ці протеази швидко еволюціонували у D. sechellia та у кактофільних дрозофілах.

На додаток до цікавих знахідок про те, які гени є ймовірними кандидатами на адаптацію, дослідження також виключило деякі логічні, але неправильні кандидати. Примітно, що жоден з піків не відповідав сімействам хемосенсорних генів, які, як було встановлено, брали участь в інших випадках зміни дієти у комах. Також слід зазначити відносну відсутність загальної відповідності між піками в адаптації до ноні в Якубі на Майотті та у D. sechellia.

Розкриття інформації

Процитуйте цю Рекомендацію:

Джонсон Н: Рекомендації викладачів факультету [Yassin A et al., Proc Natl Acad Sci USA 2016 113 (17): 4771-4776]. У «Факультетських думках», 28 листопада 2016 р .; 10.3410/ф.726263824.793525718