Мир паразитов: как разнообразие паразитов ускоряет эволюцию
Исследователи из Департамента зоологии — Алекс Беттс, Крейг МакЛин и Кайла Кинг — представили в журнале Science работу, изучающую влияние сообществ паразитов на эволюционные изменения и разнообразие.
Практически все организмы заражены паразитами или сами являются паразитами. Эта антагонистическая взаимосвязь может иметь серьёзные эволюционные последствия, поскольку сильно заражённые хозяева подвергаются мощному естественному отбору, а устойчивые хозяева, в свою очередь, оказывают давление на паразитов.
Экспериментальная система: бактерии и фаги
В исследовании использовалась система «хозяин–паразит» на основе бактерии Pseudomonas aeruginosa и бактериофагов — вирусов, инфицирующих бактериальные клетки. Клон бактерий изначально был восприимчив ко всем вирусным паразитам, но быстро эволюционировал, развивая резистентность путём модификации клеточной поверхности. В ответ фаги эволюционировали, изменяя структуры для прикрепления к модифицированной поверхности.
Ключевые результаты
- Разнообразие паразитов ускоряет эволюцию. По сравнению с заражением одним видом паразита, разнообразное паразитическое сообщество приводит к более быстрой эволюции резистентности у хозяев.
- Популяции хозяев сильнее дивергируют. Это геномное расхождение между популяциями в перспективе может привести к образованию новых видов бактерий и фагов.
- Изменяется режим коэволюции. С ростом разнообразия паразитов коэволюция смещается в сторону более интенсивной «гонки вооружений» (Arms Race), а не динамики «Красной Королевы» (Red Queen). В «гонке вооружений» уровни резистентности хозяев и инфекционности паразитов непрерывно нарастают со временем.
- Стратегия общей защиты. Ускорение эволюции связано со сдвигом в сторону обобщённых механизмов защиты хозяев, эффективных против множества врагов, вместо поддержания специфической резистентности к каждому паразиту.
Значение исследования
Полученные данные меняют представления о движущих силах быстрых эволюционных изменений и разнообразия. Сообщества паразитов могут играть ключевую роль в высоких темпах эволюции, наблюдаемых в природных экосистемах с большим биоразнообразием, таких как тропические леса Амазонии.