Эволюция конкурса Interlocus

Межлокусная конкурсная эволюция (ICE) — это процесс межгеномного конфликта, в ходе которого различные локусы в пределах одного генома антагонистически эволюционируют . ICE предполагает, что процесс Красной Королевы , который характеризуется бесконечной антагонистической эволюционной гонкой вооружений , применим не только к видам , но и к генам в геноме вида. ^{[ 1 ]}

Поскольку половая рекомбинация позволяет различным генным локусам развиваться полуавтономно, гены могут эволюционировать антагонистически. ICE возникает, когда «аллельная замена в одном локусе выбирает новую аллель во взаимодействующем локусе, и наоборот». В результате ICE может привести к цепной реакции постоянной замены генов в антагонистически взаимодействующих локусах, при этом стабильное равновесие не может быть достигнуто. Таким образом, скорость эволюции увеличивается в этом локусе. ^{[ 1 ]}

Считается, что ICE является доминирующим способом эволюции генов, контролирующих социальное поведение. ^{[ 1 ]} Процесс ICE может объяснить многие биологические явления, в том числе межполовые конфликты, конфликты между родителями и потомками и интерференционную конкуренцию.

Межсексуальный конфликт

Фундаментальный конфликт между полами заключается в различиях в инвестициях: мужчины обычно вкладывают средства преимущественно в оплодотворение, тогда как женщины вкладывают преимущественно в потомство. ^{[ 2 ]} Этот конфликт проявляется во многих чертах, связанных с половым размножением . Гены, экспрессируемые только у одного пола, избирательно нейтральны у другого пола; Таким образом, на гены, сцепленные с мужчинами и женщинами, можно воздействовать отдельно посредством отбора, и они будут развиваться полуавтономно. ^{[ 1 ]} Таким образом, один пол вида может эволюционировать, чтобы улучшить себя, а не улучшить вид в целом, иногда с отрицательными результатами для противоположного пола: локусы будут антагонистически эволюционировать, чтобы улучшить репродуктивный успех самцов за счет самок, с одной стороны, и с другой стороны, повысить сопротивление женщин мужскому принуждению. ^{[ 3 ]} Это пример внутрилокусного сексуального конфликта , и вряд ли он будет полностью разрешен во всем геноме. Однако в некоторых случаях этот конфликт может быть разрешен путем ограничения экспрессии гена только тем полом, которому он приносит пользу, что приводит к половому диморфизму . ^{[ 4 ]}

Теория ICE может объяснить дифференциацию X- и Y-хромосом человека . Полуавтономная эволюция могла способствовать развитию генов, полезных для женщин в Х-хромосоме, даже если они вредны для мужчин, и генов, полезных для мужчин в Y-хромосоме, даже когда они вредны для женщин. Поскольку распространение Х-хромосомы в три раза больше, чем Y-хромосомы (Х-хромосома встречается в 3/4 генов потомства, тогда как Y-хромосома встречается только в 1/4), Y-хромосома имеет сокращение возможностей для быстрой эволюции. Таким образом, Y-хромосома «сбросила» свои гены, оставив только самые необходимые (такие как ген SRY ), что приводит к различиям в X- и Y-хромосомах. ^{[ 5 ]}

Конфликт родителей и детей

Отец, мать и потомство могут различаться по оптимальному распределению ресурсов для потомства. Этот коэволюционный конфликт можно рассматривать в контексте ICE. Отбор будет отдавать предпочтение генам самца, чтобы максимизировать вклад самки в текущее потомство, независимо от последствий для воспроизводства самки в более позднем возрасте, в то время как отбор будет отдавать предпочтение генам самки, которые повышают ее общую приспособленность на протяжении всей жизни . Гены, экспрессируемые в потомстве, будут отбираться так, чтобы обеспечить промежуточный уровень распределения ресурсов между локусами, приносящими пользу самцам, и локусами, приносящими пользу самкам. Этот трехсторонний конфликт снова возникает, когда родители кормят своего потомства, поскольку оптимальная скорость кормления и оптимальный момент времени для прекращения кормления различаются у отца, матери и потомства. ^{[ 1 ]}

Конкурс помех

ICE также может объяснить теорию интерференционной конкуренции , которая, скорее всего, связана с противоположными наборами генов, определяющими исход конкуренции между особями. Различные наборы генов могут кодировать фенотипы сигнала или приемника , например, в контексте проявления угрозы : когда конкурирующий самец может выиграть больше состязаний за счет запугивания, а не борьбы, отбор будет способствовать накоплению лживых генов, которые могут быть нечестными. показатели боеспособности самца. ^{[ 1 ]}

Например, примитивные самцы морских слонов могли использовать самые низкие частоты в угрожающем крике соперника как показатель размера тела. Огромный нос морского слона, возможно, превратился в резонирующее устройство для усиления низких частот. ^{[ 6 ]} иллюстрирующий отбор, благоприятствующий воспроизведению низкочастотных угрожающих вокализаций. Однако это вызывает противоположный отбор рецепторных систем, которые обеспечивают повышенный порог, необходимый для запугивания, что, в свою очередь, выбирает более глубокие вокализации угрозы. Быстрое расхождение проявлений угроз среди близкородственных видов дает дополнительные доказательства в пользу коэволюционной гонки вооружений внутри генома одного вида, движимой процессом ICE. ^{[ 1 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Райс и Холланд, 1997. « Враги внутри: межгеномный конфликт, эволюция межлокусного соревнования (ICE) и внутривидовая Красная Королева ». Поведенческая экология и социобиология 41 (1): 1-10.
^ Бейтман, AJ. 1948. « Внутриполовой отбор у дрозофилы ». Наследственность 2: 349-368.
^ Триверс, РЛ, 1972. « Родительские инвестиции и половой отбор. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine ». Половой отбор и происхождение человека, 1871–1971. Кэмпбелл, издательство Aldine. 136–179.
^ Бондурианский, Р., С.Ф. Ченовет. 2009. «Внутрилокусный сексуальный конфликт». Тенденции в экологии и эволюции 24 (5): 280-288.
^ Ридли, М. 2000. Геном: автобиография вида в 23 главах. Харпер и Коллинз.
^ Варфоломей, Джорджия, Н. Э. Коллиас. 1962. «Роль вокализации в социальном поведении северного морского слона». Поведение животных 10(1): 7-14.

[Rice_Holland_1997-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Райс и Холланд, 1997. « Враги внутри: межгеномный конфликт, эволюция межлокусного соревнования (ICE) и внутривидовая Красная Королева ». Поведенческая экология и социобиология 41 (1): 1-10.

[2] Бейтман, AJ. 1948. « Внутриполовой отбор у дрозофилы ». Наследственность 2: 349-368.

[3] Триверс, РЛ, 1972. « Родительские инвестиции и половой отбор. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine ». Половой отбор и происхождение человека, 1871–1971. Кэмпбелл, издательство Aldine. 136–179.

[4] Бондурианский, Р., С.Ф. Ченовет. 2009. «Внутрилокусный сексуальный конфликт». Тенденции в экологии и эволюции 24 (5): 280-288.

[5] Ридли, М. 2000. Геном: автобиография вида в 23 главах. Харпер и Коллинз.

[6] Варфоломей, Джорджия, Н. Э. Коллиас. 1962. «Роль вокализации в социальном поведении северного морского слона». Поведение животных 10(1): 7-14.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]