Loading article…
進化圧、選択圧、あるいは選択圧は、個体群の一部における生殖成功度を低下させたり上昇させたりして自然選択を促す要因によって発揮される。[1]これは進化生物学によって研究されるプロセスで生じる変化の量を定量的に記述したものであるが、正式な概念は他の研究分野にも拡張されることが多い。
アミノ酸の選択圧
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、真核生物における2つの隣接する遺伝子の転写共制御により、隣接する遺伝子の発現が増強されることが示されている。[2]
抗生物質耐性
細菌の薬剤耐性は、自然選択の結果の一例である。薬剤が細菌の種に使用されると、耐性のない細菌は死に、子孫を残さないが、生き残った細菌は耐性遺伝子を次の世代に引き継ぐ可能性がある（遺伝子の垂直伝達）。耐性遺伝子は、異なる種の別の細菌によって1つの細菌に受け継がれることもある（遺伝子の水平伝達）。このため、薬剤耐性は世代を重ねるごとに増加する。たとえば、病院では、クロストリジウム・ディフィシルなどの病原体が抗生物質に対する耐性を獲得した環境が作られる。[3]抗生物質耐性は、抗生物質の誤用によって悪化する。抗生物質が非細菌性疾患の治療に使用され、規定の期間または規定の用量で抗生物質が使用されない場合、抗生物質耐性が促進される。[4]抗生物質耐性は、集団内の永続的な遺伝的変異または集団内の新生突然変異から生じる可能性がある。どちらの経路も抗生物質耐性につながる可能性があり、これは進化的救済の一形態である可能性がある。[要出典]
院内感染
クロストリジウム・ディフィシルは、哺乳類の腸内に生息するグラム陽性細菌の一種で、院内感染による死亡の主な原因となる細菌の一種です。 [3]
腸内細菌叢の共生集団が（抗生物質などにより）乱されると、病原体に対してより脆弱になる。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多大な選択圧をかける。赤の女王仮説は、病原菌と人間の進化的軍拡競争は、互いに競争して勝つための進化的利点をめぐる絶え間ない戦いであることを示す。細菌の急速に進化する毒性因子と現代医学の治療慣行との間の進化的軍拡競争では、特に感染した入院患者数の増加を考慮すると、進化生物学者がこれらの病原菌の耐性のメカニズムを理解する必要がある。進化した毒性因子は、病気や抗生物質治療により免疫力が低下した入院患者にとって脅威となる。毒性因子とは、進化した細菌が病原性を高めるために発達させた特徴である。C の毒性因子の 1つ。抗生物質に対する耐性の大きな要因は、毒素であるエンテロトキシン TcdA と細胞毒素 TcdB です。 [5]毒素は、不活性化して環境から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 週間胞子が残っている可能性がある病院で特に当てはまります。[6]したがって、CDI の急速な拡大の脅威と戦うには、環境から胞子を除去する病院の衛生慣行に依存しています。American Journal of Gastroenterologyに掲載された研究によると、CDI の拡大を制御するには、手袋の使用、手指衛生、使い捨て体温計、環境の消毒が医療施設で必要な慣行です。[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アプローチを根本的に変更する必要がある可能性があります。[要出典]
人間の自然淘汰
マラリア原虫は、人間の集団に選択圧を及ぼす可能性があります。この選択圧により、マラリアが大きな健康上の懸念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淘汰され、鎌状赤血球貧血を引き起こします。この変異により、マラリアに対する抵抗力がある程度得られるためです。[8]
除草剤や殺虫剤に対する耐性
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でも殺虫剤や除草剤に対する耐性が現れ始めています。例:
- 米国では、オレンジ畑に生息するミバエが、ミバエ駆除に使われる殺虫剤マラチオンに対する耐性を獲得しつつあることが研究で明らかになった。
- ハワイと日本では、Btトウモロコシを含むいくつかの商業用作物に使用されているバチルス・チューリンゲンシスが大量に使用され始めてから約3年後に、コナガが同菌に対する耐性を獲得した。
- イギリスでは、特定の地域のネズミがネズミ毒に対して非常に強い耐性を発達させており、通常のネズミの5倍もの量のネズミ毒を食べて死なないほどになっている。
- DDT は一部の地域ではマラリアを媒介する蚊の駆除にもはや効果がなく、この事実がマラリア再発の一因となっている。
- アメリカ南部では、綿花の生産を妨げる雑草のアマランサス・パルメリが、除草剤グリホサートに対する広範囲にわたる耐性を獲得している。
- バルト海では、塩分濃度の低下により、褐藻類の新種であるヒバマタの出現が促進された。[9]
進化圧力をかける人間
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、特定の集団に悪影響を及ぼす可能性があり、その集団の多くの個体がこの新たな圧力に適応できないために死ぬことになります。この新たな圧力に適応した個体は、不利な立場にある個体よりも高い割合で生き残り、繁殖します。これは、集団全体が圧力に適応するまで、多くの世代にわたって発生します。[1]これは自然淘汰が働いていることを示していますが、圧力は道路建設や狩猟などの人為的な活動に起因しています。[10]これは、以下の崖ツバメとヘラジカの例に見られます。ただし、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品種をもたらした その後の選択的繁殖で実証されています。
ガラガラヘビ
人口密度が高く交通量の多い地域では、ガラガラ音を発しないガラガラヘビの報告が増えている。この現象は、発見されたヘビを殺すことが多い人間による選択圧によるものとされている。[11]ガラガラ音を発しないヘビは、気付かれずに生き残り、自分たちと同じようにガラガラ音を発する可能性が低い子孫を繁殖させる傾向がある。[要出典]
崖のツバメ
ネブラスカ州の崖ツバメの個体群は、道路沿いで長年暮らした後、翼に形態学的変化が見られます。 [10] 30年以上にわたってデータを収集した研究者は、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、また、通り過ぎる車に殺される崖ツバメの数も減少していることにも気付きました。通り過ぎる車に殺された崖ツバメは、個体群全体よりも翼幅が大きかったのです。道路の使用状況、車のサイズ、個体数などの交絡効果は、この研究に影響を与えないことが示されました。
エルク
人間によって課せられた進化的圧力は、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差異ではなく、行動的差異に注目している。より素早く機動性のあるオスのヘラジカは、ハンターの餌食になる可能性が高いことが示された。ハンターは、より活動的な動物がより活動的でない動物よりも捕食される可能性が高い環境を作り出す。[ 4] 2年以上生き残ったメスのヘラジカは、年が経つにつれて活動性が低下し、より内気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的差異を示し、年老いたメスは、この選択から予想される臆病な行動を示した。[13]
犬の飼育
犬は家畜化されて以来、人間や環境からの圧力により人間と共に進化してきました。[6]これは、人間とオオカミが同じ地域を共有したことから始まり、共存の圧力が最終的に家畜化につながりました。人間による進化の圧力により、家畜を保護する必要性や狩猟を支援する必要性など、その時代のニーズに匹敵する多くの異なる品種が生まれました。[7]狩猟と牧畜は、人間が有益であるとみなした特性を人工的に選択した最初の理由の2つでした。[8]この選択的繁殖はそれだけにとどまらず、サイズや色など、飼い犬に望ましいとみなされる特定の特性を選択することにまで及びます。たとえそれが必ずしも人間にとって具体的な形で有益であるとは限らないとしてもです。[9]この選択の予期せぬ結果として、飼い犬は、含まれる特定の品種に応じて遺伝性疾患にかかりやすい傾向があります。 [14]
参照
注記
- ^ ab “Natural selection”. evolution.berkeley.edu . 2019年10月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年11月29日閲覧。
- ^ Ali Razaghi、Roger Huerlimann、Leigh Owens、Kirsten Heimann (2015)。「ピキア・パストリスにおけるアミノ酸飢餓誘導性選択圧による隣接HIS4遺伝子への組み換えhIFNγの発現および分泌増加」(PDF)。European Pharmaceutical Journal。62 ( 2): 43–50。doi : 10.1515/ afpuc -2015-0031。
- ^ ab Dawson LF、Valiente E.、Wren BW (2009)。「クロストリジウム・ディフィシル— 絶えず進化し、問題となる病原体。感染症」。遺伝学と進化。9 (6): 1410–1417。doi :10.1016/ j.meegid.2009.06.005。PMID 19539054 。
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ ab Brown, Joel S.; Laundré, John W.; Gurung, Mahesh (1999). 「恐怖の生態学: 最適採餌、ゲーム理論、栄養段階の相互作用」. Journal of Mammalogy . 80 (2): 385–399. doi : 10.2307/1383287 . JSTOR 1383287.
- ^ Terrier MCZ、 Simonet ML、Bichard P. 、 Frossard JL (2014)。「再発性クロストリジウム・ディフィシル感染症：腸内細菌叢の重要性」。World Journal of Gastroenterology。20 ( 23): 7416–7423。doi : 10.3748/ wjg.v20.i23.7416。PMC 4064086。PMID 24966611。
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ ab Wang, Guo-dong; Zhai, Weiwei; Yang, He-chuan; Fan, Ruo-xi; Cao, Xue; Zhong, Li; Wang, Lu; Liu, Fei; Wu, Hong (2013-05-14). 「イヌにおける選択のゲノム科学とイヌとヒトの並行進化」Nature Communications . 4 : 1860. Bibcode :2013NatCo...4.1860W. doi : 10.1038/ncomms2814 . PMID 23673645.
- ^ ab Ostrander, Elaine A; Galibert, Francis; Patterson, Donald F (2000-03-01). 「犬の遺伝学が成熟する」. Trends in Genetics . 16 (3): 117–124. doi :10.1016/S0168-9525(99)01958-7. PMID 10689352.
- ^ ab Parker, Heidi G.; Dreger, Dayna L.; Rimbault, Maud; Davis, Brian W.; Mullen, Alexandra B.; Carpintero-Ramirez, Gretchen; Ostrander, Elaine A. (2017-04-25). 「ゲノム解析により、地理的起源、移住、および交雑が現代の犬種の発達に及ぼす影響が明らかに」Cell Reports . 19 (4): 697–708. doi :10.1016/j.celrep.2017.03.079. ISSN 2211-1247. PMC 5492993 . PMID 28445722.
- ^ ab Lindblad-Toh, Kerstin; メンバー、Broad Sequencing Platform; Wade, Claire M.; Mikkelsen, Tarjei S.; Karlsson, Elinor K.; Jaffe, David B.; Kamal, Michael; Clamp, Michele; Chang, Jean L. (2005 年 12 月)。「飼い犬のゲノム配列、比較分析、ハプロタイプ構造」。Nature。438 ( 7069 ) : 803–819。Bibcode :2005Natur.438..803L。doi : 10.1038 / nature04338。ISSN 1476-4687。PMID 16341006 。
- ^ ab Brown, Charles R.; Bomberger Brown, Mary (2013-03-18). 「ロードキルはどこに消えたのか?」Current Biology . 23 (6): R233–R234. Bibcode :2013CBio...23.R233B. doi : 10.1016/j.cub.2013.02.023 . PMID 23518051.
- ^ Jim Herron Zamora (2011年6月24日). 「警告なしに襲う蛇が増えるにつれ、ガラガラヘビの危険性が増す」サンフランシスコ・クロニクル。2010年6月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年5月4日閲覧。
- ^ ab Ciuti, Simone; Muhly, Tyler B.; Paton, Dale G.; McDevitt, Allan D.; Musiani, Marco; Boyce, Mark S. (2012-11-07). 「恐怖の風景の中でのヘラジカの行動特性の人間による選択」Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences . 279 (1746): 4407–4416. doi :10.1098/rspb.2012.1483. ISSN 0962-8452. PMC 3479801 . PMID 22951744.
- ^ Thurfjell, Henrik; Ciuti, Simone; Boyce, Mark S. (2017-06-14). 「他者の過ちから学ぶ：メスのヘラジカ（Cervus elaphus）は年齢とともにハンターを避けるために行動を調整する方法」. PLOS ONE . 12 (6): e0178082. Bibcode :2017PLoSO..1278082T. doi : 10.1371/journal.pone.0178082 . ISSN 1932-6203. PMC 5470680. PMID 28614406 .
- ^ Sargan, David R. (2004-06-01). 「IDID: 犬の遺伝性疾患: 犬の遺伝性疾患の遺伝学に関する Web ベースの情報」. Mammalian Genome . 15 (6): 503–506. doi :10.1007/s00335-004-3047-z. ISSN 0938-8990. PMID 15181542. S2CID 19306779.