進化圧、選択圧、または選択圧は、集団の一部における生殖成功を減少または増加させる要因によって及ぼされ、自然選択を促進します。[ 1 ]これは、進化生物学で調査されるプロセスで発生する変化の量を定量的に記述したものですが、正式な概念は他の研究分野にも拡張されることがよくあります。
酵母においてHIS4遺伝子のようなアミノ酸生合成遺伝子をアミノ酸選択圧下に置くと、隣接する遺伝子の発現が促進されることが示されている。これは真核生物における2つの隣接遺伝子の転写共調節によるものである。[ 2 ]
細菌の薬剤耐性は、自然選択の結果の一例です。薬剤が細菌種に使用されると、耐性を持たない細菌は死滅し、子孫を残しませんが、生き残った細菌は耐性遺伝子を次の世代に伝える可能性があります(垂直遺伝子伝達)。耐性遺伝子は、異なる種の細菌から別の細菌に伝達されることもあります(水平遺伝子伝達)。このため、薬剤耐性は世代を経るごとに増加します。たとえば、病院では、C . difficileなどの病原体が抗生物質に対する耐性を獲得する環境が作られています。[ 3 ]抗生物質耐性は、抗生物質の誤用によって悪化します。抗生物質が細菌以外の疾患の治療に使用される場合、また、抗生物質が処方された期間または処方された用量で使用されない場合、抗生物質耐性が促進されます。[ 4 ]抗生物質耐性は、集団内の既存の遺伝的変異または集団内の新規突然変異から生じる可能性があります。どちらの経路も抗生物質耐性につながる可能性があり、これは進化的な救済の一形態である可能性があります。
哺乳類の腸内に生息するグラム陽性細菌であるクロストリジオイデス・ディフィシルは、院内感染による死亡の主な原因となる細菌の一例である。 [ 3 ]
共生腸内細菌叢が破壊されると(例えば抗生物質によって)、病原体に対する脆弱性が高まります。抗生物質耐性の急速な進化は、将来の世代に受け継がれる耐性の有利な対立遺伝子に巨大な選択圧をかけます。赤の女王仮説は、病原性細菌と人間の間の進化的な軍拡競争が、互いに競争して進化上の優位性を得るための絶え間ない戦いであることを示しています。細菌の急速に進化する病原性因子と現代医学の治療法との間の進化的な軍拡競争は、特に感染した入院患者の増加を考慮すると、進化生物学者にこれらの病原性細菌の耐性メカニズムを理解することを求めています。進化した病原性因子は、病気や抗生物質治療によって免疫力が低下している病院の患者に脅威を与えます。病原性因子は、進化した細菌が病原性を高めるために発達させた特性です。C . difficileの抗生物質耐性の大部分を構成する病原性因子の 1 つは、その毒素、すなわち腸毒素 TcdA と細胞毒素 TcdB です。[ 5 ]毒素は、環境から不活化して除去するのが難しい胞子を生成します。これは、感染した患者の部屋に最大 20 週間胞子が存在する可能性がある病院では特に当てはまります。[ 6 ]したがって、CDI の急速な蔓延の脅威に対処するには、病院の衛生管理で環境から胞子を除去することが不可欠です。American Journal of Gastroenterologyに掲載された研究では、CDI の蔓延を制御するには、医療施設で手袋の使用、手指衛生、使い捨て体温計、環境の消毒が必要な対策であることがわかりました。[ 7 ]この病原体の毒性は顕著であり、CDI の発生を制御するために病院で使用される衛生管理方法に根本的な変更が必要になる可能性があります。
マラリア原虫はヒト集団に選択圧をかけることがある。この圧力により、マラリアが深刻な健康問題となっている地域では、鎌状赤血球ヘモグロビン遺伝子変異(Hb S)を持つ赤血球が自然選択され、鎌状赤血球貧血が引き起こされている。これは、この状態がマラリア感染症に対するある程度の抵抗力を与えるためである。[ 8 ]
細菌における抗生物質耐性の発達と同様に、一般的に使用されている農薬や除草剤に対する耐性も現れ始めている。例えば、
人間の活動は、環境に意図しない変化をもたらす可能性があります。人間の活動は、特定の個体群に悪影響を及ぼす可能性があり、その個体群の多くの個体が、この新しい圧力に適応できないために死に至る可能性があります。この新しい圧力によりよく適応した個体は、不利な個体よりも高い割合で生き残り、繁殖します。これは、個体群全体が圧力によりよく適応するまで、何世代にもわたって起こります。[ 1 ]これは自然選択の働きですが、圧力は道路建設や狩猟などの人為的な活動から生じています。[ 10 ]これは、以下のツバメとヘラジカの例に見られます。しかし、進化圧力を引き起こす人間の活動のすべてが意図せずに起こるわけではありません。これは、犬の家畜化と、今日知られているさまざまな犬種を生み出したその後の選択的育種に示されています。
人口密度が高く交通量の多い地域では、ガラガラ音を立てないガラガラヘビの報告が増えている。この現象は、発見されるとヘビを殺すことが多い人間による選択圧が原因だと一般的に考えられている。[ 11 ]ガラガラ音を立てないヘビは気づかれにくいため、生き残って子孫を残し、子孫も自分と同じようにガラガラ音を立てる可能性が低い。
ネブラスカ州のツバメの個体群は、道路のそばで長年生活した結果、翼に形態的な変化が見られるようになった。 [ 10 ] 30年以上にわたってデータを収集した研究者たちは、生きているツバメの個体群の翼幅が縮小していることに気付き、同時に、通行中の車に轢かれて死んだツバメの数も減少していることに気づいた。通行中の車に轢かれて死んだツバメは、個体群全体よりも翼幅が大きかった。道路の使用状況、車の大きさ、個体群の大きさなどの交絡因子は、この研究に影響を与えないことが示された。
人間が課す進化的な圧力は、ヘラジカの個体群にも見られる。[ 12 ]これらの研究は形態的な違いではなく、行動の違いを調べている。動きが速く機敏なオスのヘラジカは、ハンターの餌食になりやすいことが示されている。ハンターは、活動的な動物が活動的でない動物よりも捕食されやすい環境を作り出している。 [ 4 ] 2年以上生き残ったメスのヘラジカは、年を経るごとに活動が低下し、より臆病なメスのヘラジカが生き残る可能性が高くなる。[ 12 ]別の研究でも、メスのヘラジカは行動の違いを示しており、年老いたメスは、この選択から予想されるような臆病な行動を示している。[ 13 ]
犬が家畜化されて以来、犬は人間と環境からの圧力によって人間と共に進化してきた。[ 6 ]これは、人間とオオカミが同じ地域を共有していたことから始まり、共存の圧力が最終的に家畜化につながった。人間からの進化的な圧力により、家畜の保護や狩猟の補助など、当時のニーズに合致した多くの異なる品種が生まれた。[ 7 ]狩猟と牧畜は、人間が有益と考える形質を人為的に選択するようになった最初の理由のいくつかである。[ 8 ]この選択的交配はそこで止まらず、人間にとって必ずしも目に見える形で有益ではないとしても、大きさや色など、家畜化された犬に望ましいと考えられる特定の形質を選択することにも及んでいる。[ 9 ]この選択の意図しない結果として、家畜化された犬は、特定の品種によっては遺伝性の病気にかかりやすい傾向がある。 [ 14 ]
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