Внутрилокусный сексуальный конфликт
Внутрилокусный сексуальный конфликт — это тип сексуального конфликта , который возникает, когда генетический локус содержит аллели , которые оказывают противоположное влияние на приспособленность представителей каждого пола, например, одна аллель улучшает приспособленность самцов (за счет самок), а альтернативная аллель улучшает приспособленность самцов. фитнес самок (за счет самцов). [1] Такие «сексуально антагонистические» полиморфизмы в конечном итоге порождаются двумя силами: (i) различными репродуктивными ролями каждого пола, такими как конфликты по поводу оптимальной стратегии спаривания, [2] [3] и (ii) общий геном обоих полов, который создает положительные межполовые генетические корреляции для большинства признаков. [4] В долгосрочной перспективе внутрилокусный сексуальный конфликт разрешается, когда развиваются генетические механизмы, которые отделяют межполовые генетические корреляции между признаками. Этого можно достичь, например, посредством эволюции генов, предвзятых или ограниченных полом .
Внутрилокусный сексуальный конфликт можно рассматривать как форму дезадаптации . [5] поскольку это приводит к отклонению обоих полов от оптимальной приспособленности , при этом оба пола проявляют черты, которые неоптимальны для приспособленности этого пола. Внутрилокусный сексуальный конфликт также можно рассматривать как форму плейотропии , при которой генетические варианты оказывают противоположные эффекты на разные классы особей в популяции (т. е. мужчин и женщин), а не противоположные эффекты на разные компоненты приспособленности (например, выживание против спаривания). успех). Внутрилокусный сексуальный конфликт имеет важные последствия для эволюции полового диморфизма. [6] эволюция половых хромосом [7] [8] и поддержание генетической изменчивости. [9]
Сексуальный конфликт
[ редактировать ]Все сексуальные конфликты между полами возникают из-за того, что представители одного пола проявляют черты, которые способствуют их способности успешно выживать и размножаться, в то время как проявление этих черт отрицательно влияет на приспособленность противоположного пола. В генетике локус относится к точному расположению гена на хромосоме, и сексуальный конфликт может иметь разные последствия в зависимости от лежащей в его основе генетики. Интерлокусный сексуальный конфликт возникает в разных локусах у представителей каждого пола, тогда как внутрилокусный сексуальный конфликт возникает в одних и тех же локусах. Примером интерлокусного сексуального конфликта является экспрессия белков добавочных желез самцами во время спаривания, что отрицательно влияет на приспособленность самок. Это может привести к встречной адаптации в другом локусе, чтобы уменьшить вред для женщин. Например, самка может уменьшить пагубные последствия воздействия белков мужских добавочных желез во время спаривания, дольше ожидая повторного спаривания, или у нее может развиться противоположная физическая адаптация ее репродуктивного тракта. [10]
Альтернативно, сексуальный конфликт может возникать в одном и том же локусе, и в этом случае он известен как внутрилокусный сексуальный конфликт. Внутрилокусный сексуальный конфликт возникает потому, что многие фенотипические черты определяются общим набором генов, которые обнаруживаются и экспрессируются как у мужчин, так и у женщин. Например, фенотипические характеристики, такие как размер тела, диета, время развития, продолжительность жизни и двигательная активность, обычно положительно генетически коррелируют между полами. Предполагается, что эти черты лежат в основе внутрилокусного сексуального конфликта. [11] потому что они могут быть подвергнуты антагонистическим моделям отбора, при которых повышенные значения одного признака приводят к повышению приспособленности у одного пола, но к снижению приспособленности у другого, создавая отрицательную корреляцию приспособленности между особями мужского и женского пола, выражающими определенный признак. [12]
Разработка
[ редактировать ]Бондурианский и Ченовит предложили четырехфазную модель развития внутрилокусного сексуального конфликта, в которой первой фазой является стабилизирующий отбор по признаку у обоих полов. Внутрилокусный конфликт возникает на второй фазе, когда изменение физических или социальных условий вызывает интенсивный отбор по этому признаку у мужчин и/или женщин, и оба пола отклоняются от своего оптимума. На третьей фазе дивергентный отбор продолжается у обоих полов, но уже ослаблен. На четвертой фазе внутрилокусный конфликт полностью разрешается и возникает половой диморфизм. [13]
Примеры
[ редактировать ]Хороший пример внутрилокусного сексуального конфликта можно увидеть у людей, когда речь идет о давлении отбора в зависимости от роста, которое варьируется в зависимости от пола. В природе наблюдается отрицательная корреляция между ростом женщины и ее репродуктивным успехом: отбор отдает предпочтение относительно невысоким женщинам. С другой стороны, предпочтение отдается мужчинам среднего роста, которые имеют более высокий репродуктивный успех, чем мужчины, которые по своей природе ниже или выше. [14] Исследования смогли предоставить доказательства того, что более высокий репродуктивный успех достигается самками в парах братьев и сестер, которые были ниже по росту, тогда как репродуктивный успех в парах братьев и сестер среднего роста был намного выше у мужчин. Эти результаты показывают, что внутрилокусный сексуальный конфликт из-за физического признака, такого как рост, может влиять на дарвиновскую приспособленность людей. [14]
Внутрилокусный сексуальный конфликт уменьшает преимущества полового отбора. [15] Примеры внутрилокусных сексуальных конфликтов можно увидеть повсюду в природе.
У людей мужчины и женщины, которые по внешнему виду кажутся более мужественными по своему полу, сообщают, что у них есть братья, которые имеют более высокую партнерскую ценность по сравнению со своими сестрами. [16] Точно так же люди с нормальным весом и более высоким уровнем эстрадиола положительно коррелируют с более высокими значениями партнера у женщин, а более высокие уровни тестостерона положительно коррелируют с более высокими значениями партнера у мужчин. [16] У людей, которые физически и гормонально более мужественны, как правило, есть братья, которые более привлекательны, чем их сестры, в то время как у более женственных людей есть сестры, которые более привлекательны, чем их братья. Это говорит о том, что внутрилокусный сексуальный конфликт может опосредовать и определять приспособленность человека. Человеческие бедра — еще один пример: женщинам для родов нужны большие бедра, а мужчинам — меньшие (оптимальные для ходьбы). [17] Гены, влияющие на размер бедер, должны достичь компромисса, который не соответствует ни мужскому, ни женскому оптимуму.
У стенной ящерицы Ибицы (Podarcispityusensis) существует внутрилокусный сексуальный конфликт из-за цвета. У этого вида цвет используется как сигнал о бойцовских способностях самца. Самцы с более яркой окраской считаются лучшими бойцами. По мере того, как ящерицы этого вида стареют, они становятся крупнее и красочнее. Во время брачного сезона самцы обычно конкурируют за самок и ресурсы, сражаясь друг с другом. Самцы будут выбирать противников в зависимости от интенсивности цвета шерсти противника. Самки этого вида также обладают яркой окраской шерсти. Эта черта губительна для самок, поскольку красочная окраска делает их более заметными для самцов. [ нужны разъяснения ] и хищники. Однако у самцов красочность помогает самцам выигрывать драки и увеличивает их репродуктивный успех.
Другой пример можно увидеть в особенностях рогов соевого овца (Ovis aries) и длине хвоста серинового вьюрка (Serinus serin ). Самцы этих видов, обладающие более крупными рогами или более длинными хвостами, добиваются большего успеха в соревнованиях самцов и повышают репродуктивный успех. Однако эти особенности требуют от женщин большого количества энергии и не приносят им какой-либо существенной пользы. [10]
были выявлены внутрилокусные генетические различия между самцами и самками у различных видов рыб С помощью RAD-секвенирования , включая иглу залива. [18] и дьяконский морской окунь . [19] Была выдвинута гипотеза, что некоторые локусы морского окуня-дьякона могут быть примерами внутрилокусного сексуального конфликта, но их функция и эволюционное значение в настоящее время неясны. [19]
Разрешение
[ редактировать ]Было выдвинуто несколько гипотез, пытающихся объяснить возможные варианты разрешения внутрилокусного сексуального конфликта. В одном из предположений предполагается, что внутрилокусный сексуальный конфликт можно свести к минимуму посредством зависимой от пола регуляции генов. Поступая таким образом, гены, прошедшие отрицательный отбор, могут развить признаки полового диморфизма, которые способствуют половому оптимуму. Половой диморфизм считается эффективным решением проблемы, поскольку его можно сделать необратимым при краткосрочном отборе. [20] В результате половой диморфизм может рассматриваться как разрешение внутрилокусного сексуального конфликта. Другая предложенная гипотеза предполагает, что внутрилокусный сексуальный конфликт может быть разрешен посредством альтернативного сплайсинга . В этом механизме пол организма в конечном итоге определит окончательную форму белка, который создается из общей кодирующей области в наборе генов. В ходе этого посттранскрипционного процесса РНК, созданная геном, сплайсируется различными способами, что позволяет ей в конечном итоге присоединяться к экзонам различными способами. [20] Геномный импринтинг также представляет собой возможное решение внутрилокусного сексуального конфликта. При геномном импринтинге гены маркируются посредством метилирования ДНК информацией о ее родительском происхождении. Чтобы геномный импринтинг разрешил внутрилокусный сексуальный конфликт, родителям придется импринтировать свои гены в материю, специфичную для пола. Например, мужчины могут импринтировать свои гены таким образом, чтобы сексуально антагонистические аллели, полезные для мужчин, не экспрессировались в сперматозоидах, несущих только Х-хромосомы. [20]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пеннелл, Таня; Морроу, Эдвард Х (2013). «Два пола, один геном: эволюционная динамика внутрилокусного сексуального конфликта» . Экология и эволюция . 3 (6): 1819–34. Бибкод : 2013EcoEv...3.1819P . дои : 10.1002/ece3.540 . ПМЦ 3686212 . ПМИД 23789088 .
- ^ Чепмен, Т; Арнквист, Г; Бангэм, Дж; Роу, Л. (2003). «Сексуальный конфликт». Тенденции экологии и эволюции . 18 : 41–47. дои : 10.1016/s0169-5347(02)00004-6 .
- ^ Паркер, Джорджия (1979), «Половой отбор и сексуальный конфликт», Половой отбор и репродуктивная конкуренция у насекомых , Elsevier, стр. 123–166, doi : 10.1016/b978-0-12-108750-0.50010-0 , ISBN 9780121087500
- ^ Бондурянский, Рассел; Ченовет, Стивен Ф. (2009). «Внутрилокусный сексуальный конфликт». Тенденции экологии и эволюции . 24 (5): 280–8. дои : 10.1016/j.tree.2008.12.005 . ПМИД 19307043 .
- ^ Конналлон, Тим; Холл, Мэтью Д. (2018). «Генетические ограничения адаптации: теоретический учебник эры геномики» . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1422 (1): 65–87. Бибкод : 2018NYASA1422...65C . дои : 10.1111/nyas.13536 . ПМИД 29363779 .
- ^ Мэтьюз, Женевьева; Хангартнер, Сандра; Чаппл, Дэвид Дж; Конналлон, Тим (2019). «Количественная оценка дезадаптации в ходе эволюции полового диморфизма» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 286 (1908): 20191372. doi : 10.1098/rspb.2019.1372 . ПМК 6710593 . ПМИД 31409252 .
- ^ Райс, Уильям Р. (1984). «Половые хромосомы и эволюция полового диморфизма» . Эволюция . 38 (4): 735–742. дои : 10.1111/j.1558-5646.1984.tb00346.x . ПМИД 28555827 .
- ^ Герреро, Рафаэль Ф; Киркпатрик, Марк (2014). «Признаки полового антагонистического отбора при рекомбинации половых хромосом» . Генетика . 197 (2): 531–41. дои : 10.1534/genetics.113.156026 . ПМК 4063913 . ПМИД 24578352 .
- ^ Конналлон, Тим; Кларк, Эндрю (2012). «Общая популяционная генетическая основа антагонистического отбора, учитывающая демографию и повторяющиеся мутации» . Генетика . 190 (4): 1477–89. дои : 10.1534/genetics.111.137117 . ПМК 3316657 . ПМИД 22298707 .
- ^ Jump up to: а б Доорн, Ван; Сандер, Г. (2009). «Внутрилокусный сексуальный конфликт». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1168 (1): 52–71. Бибкод : 2009NYASA1168...52V . дои : 10.1111/j.1749-6632.2009.04573.x . ПМИД 19566703 .
- ^ Миллс, Южная Каролина; Коскела, Э.; Маппес, Т. (2011). «Внутрилокусный сексуальный конфликт ради фитнеса: сексуально антагонистические аллели тестостерона» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 279 (1735): 1889–95. дои : 10.1098/rspb.2011.2340 . ПМК 3311893 . ПМИД 22171083 .
- ^ Беляк; Плеснар, Агата; Скшинечка, Анна М.; Милер, Кшиштоф; Радван, Яцек (2014). «Выбор альтернативной мужской репродуктивной тактики меняет внутрилокусный сексуальный конфликт». Эволюция . 68 (7): 2137–44. дои : 10.1111/evo.12409 . ПМИД 24641007 . S2CID 30131544 .
- ^ Бондурянский Р; Ченовит, Сан-Франциско (2009). «Внутрилокусный сексуальный конфликт». Тенденции экологии и эволюции . 24 (5): 280–288. дои : 10.1016/j.tree.2008.12.005 . ПМИД 19307043 .
- ^ Jump up to: а б Стульп, Г.; и др. (2012). «Внутрилокусный сексуальный конфликт из-за человеческого роста» . Письма по биологии . 8 (6): 976–78. дои : 10.1098/rsbl.2012.0590 . ПМЦ 3497124 . ПМИД 22875819 .
- ^ Пишедда, Элисон; Чиппиндейл, Адам К. (2006). «Внутрилокусный сексуальный конфликт сводит на нет преимущества полового отбора» . ПЛОС Биология . 4 (11): 2099–2103. дои : 10.1371/journal.pbio.0040356 . ПМК 1618422 . ПМИД 17105343 .
- ^ Jump up to: а б Гарвер-Апгар, Кристин Э.; Мелисса; Итон, Джошуа М. Тайбур; Эмери Томпсон, Мелисса (2011). «Свидетельства внутрилокусного сексуального конфликта: у лиц мужского пола физически и гормонально более привлекательные братья по сравнению с сестрами». Эволюция и поведение человека . 32 (6): 423–32. doi : 10.1016/j.evolhumbehav.2011.03.005 .
- ^ Райс, WR; Чиппиндейл, АК (2001). «Интерсексуальный онтогенетический конфликт» . Дж. Эвол. Биол . 14 (5): 685–693. дои : 10.1046/j.1420-9101.2001.00319.x . S2CID 83464823 .
- ^ Фланаган, Сара П.; Джонс, Адам Дж. (2017). «Полногеномный анализ компонентов селекции у рыб с самцовой беременностью». Эволюция . 71 (4): 1096–1105. дои : 10.1111/evo.13173 . ПМИД 28067418 . S2CID 30570050 .
- ^ Jump up to: а б Во, Феликс; Расмусон, Лейф К.; Каутци, Лиза А.; Рэнкин, Полли С.; Блюм, Мэтью Т.О.; Лоуренс, Келли А.; Бон, Сандра; О'Мэлли, Кэтлин Г. (2019). «Пол имеет значение: форма отолитов и геномные вариации морского окуня-дьякона ( Sebastesdiaconus )» . Экология и эволюция . 9 (23): 13153–13173. Бибкод : 2019EcoEv...913153V . дои : 10.1002/ece3.5763 . ПМК 6912905 . ПМИД 31871636 .
- ^ Jump up to: а б с Пеннелл, Таня М.; Морроу, Эдвард Х. (2013). «Два пола, один геном: эволюционная динамика внутрилокусного сексуального конфликта» . Экология и эволюция . 3 (6): 1819–34. Бибкод : 2013EcoEv...3.1819P . дои : 10.1002/ece3.540 . ПМЦ 3686212 . ПМИД 23789088 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Андрес; Морроу, Э.Х. (2003). «Происхождение межлокусных сексуальных конфликтов: важна ли связь с полом?». Журнал эволюционной биологии . 16 (2): 219–23. дои : 10.1046/j.1420-9101.2003.00525.x . ПМИД 14635860 . S2CID 31832137 .
- Арнквист, Горан; Роу, Локк (2005). Сексуальный конфликт . Издательство Принстонского университета.
- Бергер, Дэвид; и др. (2014). «Внутрилокусный сексуальный конфликт и экологический стресс». Эволюция . 68 (8): 2184–96. дои : 10.1111/evo.12439 . ПМИД 24766035 . S2CID 13699617 .
- Чепмен, Т; Арнквист, Г; Бангэм, Дж; Роу, Л. (2003). «Сексуальный конфликт». Тенденции экологии и эволюции . 18 (1): 41–47. дои : 10.1016/s0169-5347(02)00004-6 .
- Льюис, Зенобия; Веделл, Нина; Хант, Джон (2011). «Доказательства сильного внутрилокусного сексуального конфликта у индийской мучной моли Plodia Interpunctella» . Эволюция . 65 (7): 2085–2097. дои : 10.1111/j.1558-5646.2011.01267.x . ПМИД 21729062 . S2CID 1458299 .
- Паттен, Манус М; Хейг, Дэвид (2009). «Родительская половая дискриминация и внутрилокальные сексуальные конфликты» . Письма по биологии . 5 (5): 667–70. дои : 10.1098/rsbl.2009.0230 . ПМК 2781949 . ПМИД 19435832 .
- Свенссон, Эрик И.; Макадам, Эндрю Г.; Синерво, Барри (2009). «Внутрилокусный сексуальный конфликт из-за иммунной защиты, гендерной нагрузки и половой сигнализации в естественной популяции ящериц». Эволюция . 63 (12): 3124–35. дои : 10.1111/j.1558-5646.2009.00782.x . ПМИД 19624721 . S2CID 34554412 .