バクテリオファージの実験的進化

実験的進化研究は、注意深く設計された再現可能な実験の下で進化論をテストする手段です。十分な時間、場所、資金があれば、どんな生物でも実験的進化研究に使用できます。ただし、世代時間が短い、突然変異率が高い、集団サイズが大きい、サイズが小さいなどの生物は、実験室環境での実験研究の実現可能性を高めます。これらの理由から、バクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）は、実験的進化生物学者に特に好まれています。バクテリオファージや微生物は静止状態で凍結できるため、進化した株と祖先の比較が容易になります。さらに、微生物は分子生物学的観点から特に不安定です。微生物の遺伝物質を操作するための分子ツールが多数開発されており、ゲノムサイズが小さいため、進化した株の完全なゲノムを配列決定することは簡単です。したがって、新しい条件への適応中に進化した株で正確に分子変化を比較することができます。

実験研究（カテゴリー別）

研究室系統学

系統学は、生物の進化的関連性を研究する学問です。実験室系統学は、実験室で進化した生物の進化的関連性を研究する学問です。実験室系統学の利点は、ほとんどの生物の場合のように推定されるのではなく、生物の正確な進化の歴史がわかっていることです。

エピスタシス

エピスタシスとは、ある遺伝子または突然変異の効果が、別の遺伝子または突然変異の存在に依存することです。理論的には、エピスタシスには、エピスタシスなし（加法的遺伝）、相乗的（または正の）エピスタシス、拮抗的（または負の）エピスタシスの 3 つの形式があります。相乗的エピスタシスでは、突然変異が増えるごとに適応度に悪影響が増大します。拮抗的エピスタシスでは、突然変異の数が増えるにつれて、各突然変異の影響が減少します。遺伝子相互作用の大部分が相乗的か拮抗的かを理解することは、性別の進化などの問題を解決するのに役立ちます。

ファージに関する文献には、実験的進化の文脈では研究されておらず、必ずしもエピスタシスの例として説明されていないエピスタシスの例が数多く記載されています。

実験的適応

実験的適応には、特定の特性または特定の条件下での生物の選択が含まれます。たとえば、菌株を高温条件下で進化させ、その条件下での生存と繁殖を促進する分子の変化を観察することができます。

読者は、ファージ研究の初期の数十年間に、多数のファージ実験的適応が行われたことを認識しておく必要があります。

適応いつものホストに。

新しいホストまたは変更されたホストへの適応。

1950 年代以前の古いファージ文献には、さまざまな宿主に対するファージの適応の例が数多く含まれています。

変化した状況への適応

1950 年代以前の古いファージ文献には、低塩条件へのファージ T2 の適応など、さまざまな培養条件へのファージの適応の例も含まれています。

高温への適応。

補償としての適応有害な突然変異。

ファージに関する初期の文献には、バクテリオファージが有害な突然変異に適応し、それを補う例が数多くあります。

ファージの変化に対する適応毒性

毒性とは、病原体（または寄生虫）が潜伏生物（宿主）のダーウィン適応度に与える悪影響のことです。ファージの場合、毒性は細菌の分裂速度の低下、またはより一般的には個々の細菌の死（溶解による）をもたらします。この主題、特にファージ潜伏期間の進化に適用される理論論文は数多く存在します。

古いファージ文献には、ファージの毒性やファージの毒性の進化に関する記述が多数含まれています。ただし、毒性は「温度ではない」の同義語としてよく使用されますが、この用法はここでは使用されず、一般的に推奨されることもありません。

の影響セックス/同時感染

複数のファージが同じ細菌細胞に共感染することがあります。この場合、ファージは遺伝子を交換できますが、これは「性別」に相当します。直後の多くの研究では、ミュラーのラチェットを克服するために性別を使用していますが、ミュラーのラチェットを実証する論文 (つまり、結果を克服するために性別を使用していない) は、その見出しの下に提示されていることに注意してください。

ミュラーのラチェット

ミュラーのラチェットとは、無性生物における有害な突然変異の徐々にではあるが不可逆的な蓄積である。無性生物は遺伝子交換を行わないため、突然変異のないゲノムを再現することができない。Chao (1997) は、この主題についてファージを重視したレビューを提供している。

囚人のジレンマ

囚人のジレンマは、2 人の個人が協力するか裏切るかを選択し、異なる報酬を得るゲーム理論の一部です。ファージの共感染中、これは、使用するよりも多くのタンパク質産物を生成するウイルス (協力者) と、生成するよりも多くのタンパク質産物を使用するウイルス (裏切り者)に関係します。

共進化

共進化とは、2 つの種が互いに及ぼす進化的影響を研究する学問です。ファージと細菌の共進化は、通常、ファージ群集生態学の文脈で研究されます。

参考文献

この記事には、Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Licenseに基づいてライセンスされているが、 GFDLに基づいてライセンスされていないCitizendium の記事「Bacteriophage experimental evolution」の資料が組み込まれています。

Breitbart, M.、F. Rohwer、ST Abedon。2005 年。ファージ生態学と細菌病原性、p. 66-91。MK Waldor、DI Friedman、SL Adhya (編)、ファージ: 細菌病原性とバイオテクノロジーにおける役割。ASM Press、ワシントンDC。ISBN 1-55581-307-0

d'Hérelle, F.、および GH Smith。1924 年。「自然感染症における免疫」。Williams & Wilkins Co.、ボルチモア。

文献

http://en.citizendium.org/wiki/Bacteriophage_experimental_evolution/参考文献 -