凍結耐性における表現型の可塑性と局所適応。変化する世界における寄生虫の動態への示唆

/ /

日本語AIでPubMedを検索

PubMedの提供する医学論文データベースを日本語で検索できます。AI(Deep Learning)を活用した機械翻訳エンジンにより、精度高く日本語へ翻訳された論文をご参照いただけます。

Int. J. Parasitol..2020 02;50(2):161-169. S0020-7519(20)30010-2. doi: 10.1016/j.ijpara.2019.12.004.Epub 2020-01-29.

凍結耐性における表現型の可塑性と局所適応。変化する世界における寄生虫の動態への示唆

Phenotypic plasticity and local adaptation in freeze tolerance: Implications for parasite dynamics in a changing world.

O Alejandro Aleuy
Stephanie Peacock
Eric P Hoberg
Kathreen E Ruckstuhl
Taylor Brooks
Mackenzie Aranas
Susan Kutz

PMID: 32004511 DOI: 10.1016/j.ijpara.2019.12.004.

抄録

Marshallagia marshalliは多宿主消化管線虫であり、温帯から北極圏の様々な種類のartiodactylに感染する。Marshallagiaの卵は宿主の糞便中に渡され、環境中で3つの幼虫期（L1、L2、およびL3）を経て発達する。通常はL1として孵化するが、L3として孵化することもある。我々は、この孵化行動における表現型の可塑性が、氷点下で変化の激しい環境下でのフィットネスを向上させる可能性があり、これは現在の気候変動シナリオの下で進化上の優位性を構成する可能性があるという仮説を立てた。これを検証するために、まず、異なる自由行動段階の凍結耐性が異なる温度（-9℃、-20℃、-35℃）で変化するかどうかを調べた。次に、北米西部（北緯40度、北緯50度、北緯64度）に生息する野生のオオツノヒツジとシンホーンヒツジの3つの個体群から採取したM. marshalliの卵の凍結耐性に違いがあるかどうかを調査した。卵とL3の生存率は、-9℃と-20℃ではL1よりも有意に高く、凍結時間の増加と温度の低下に伴って3段階とも生存率が有意に低下した。孵化していないL1の生存率は孵化したL1の生存率よりも有意に高かった。また、異なる場所の卵の間では、凍結耐性に局所的な熱適応の証拠は見られなかった。凍結条件下では卵がより脆弱なL1を保護することで、卵の中でL3に発達することがM. marshalliの体力的優位性につながる可能性があると結論づけた。このような表現型の可塑性は、M. marshalliのライフヒストリー形質の重要な能力であり、極端な温度環境下で寄生虫のフィットネスを向上させることができる潜在的な脱出能力である可能性があると考えられた。

Marshallagia marshalli is a multi-host gastrointestinal nematode that infects a variety of artiodactyl species from temperate to Arctic latitudes. Eggs of Marshallagia are passed in host faeces and develop through three larval stages (L1, L2, and L3) in the environment. Although eggs normally hatch as L1s, they can also hatch as L3s. We hypothesised that this phenotypic plasticity in hatching behaviour may improve fitness in subzero and highly variable environments, and this may constitute an evolutionary advantage under current climate change scenarios. To test this, we first determined if the freeze tolerance of different free-living stages varied at different temperatures (-9 °C, -20 °C and -35 °C). We then investigated if there were differences in freeze tolerance of M. marshalli eggs sourced from three discrete, semi-isolated, populations of wild bighorn and thinhorn sheep living in western North America (latitudes: 40°N, 50°N, 64°N). The survival rates of eggs and L3s were significantly higher than L1s at -9 °C and -20 °C, and survival of all three stages decreased significantly with increasing freeze duration and decreasing temperature. The survival of unhatched L1s was significantly higher than the survival of hatched L1s. There was no evidence of local thermal adaptation in freeze tolerance among eggs from different locations. We conclude that developing to the L3 in the egg may result in a fitness advantage for M. marshalli, with the egg protecting the more vulnerable L1 under freezing conditions. This phenotypic plasticity in life-history traits of M. marshalli might be an important capacity, a potential exaptation capable of enhancing parasite fitness under temperature extremes.