フィットネスのメリット 垂直伝達、つまり共生微生物叢 が親から子に伝わることは、親による子育てを 行う動物種では一般的である。幼少期に確立された微生物群集を提供することには、適応上の利点がある。[ 3 ]
免疫系の発達:親由来の微生物が幼若期の免疫系を活性化させる。 病気への抵抗力:皮膚にはすでに親となる微生物が定着しているため、病原菌が定着しにくくなる。 消化を助ける:親の腸内細菌が消化を助ける可能性があり、その結果、雛は本来なら栄養ニーズを満たせないような食事でも生き延びることができる。 環境適応:微生物叢は環境ストレスへの対処に役立つ可能性がある。 社会的結束の強化:マイクロバイオームは、社会的行動を変化させる神経学的または化学的シグナルを生成する可能性がある。[ 4 ]
伝送モード
母系
生殖細胞系列 卵子は細胞小器官を提供し、細胞内共生生物が次世代に受け継がれるためのスペースと機会が多いため、 垂直 伝達の 非常に一般的な方法である。[ 1 ]細胞 内共生生物は細菌細胞 から卵巣に 移動し、生殖細胞に組み込まれることがある。 [ 11 ]
植物では、生殖細胞系を介した微生物内生菌 の垂直伝達は、種子を介して母系的に起こり得る。[ 12 ] 種子が内生菌に母系的に感染するメカニズムはいくつかある。母植物は、体細胞微生物叢から胚乳 への維管束接続を形成できる。[ 12 ] あるいは、生殖器官がシュート頂端分裂組織 で発達しているときに、内生菌が直接伝達されることもある。[ 12 ]
父系 極めてまれではあるが、リケッチアは 精子 を介して父系でNephotettix cincticep に伝染する。[ 19 ]
植物では、生殖細胞を介した微生物内生菌の垂直伝達は、 花粉 を介して父系的に起こり得る。[ 12 ] 父系伝達は、細菌と同様に、真菌内生菌の伝達の一般的なメカニズムであると仮説が立てられている。 [ 12 ] [ 20 ]
親の世話 微生物は、吐き戻し 給餌による腸内微生物の培養など、親が子を世話する行動を通じて伝染することがある。 [ 21 ] この種の垂直伝染は、必ずしも遺伝的親の行動によって起こるわけではなく、社会集団や家族集団の他のメンバーが微生物群集を伝染させ、血縁選択 につながることもある。[ 4 ] [ 22 ]
例
無脊椎動物 昆虫 では、内共生細菌の垂直伝播が非常に一般的である。[ 24 ]
ウォルバキア 昆虫の約70%がボルバキア 菌を保有していると推定されており、この菌は垂直感染と水平感染の両方 で伝播する可能性がある。[ 25 ] 宿主種によっては、共生菌または病原菌として機能する可能性がある。[ 26 ] 宿主種内で感染を維持するためには、形成中の卵細胞に入り込み、生殖細胞系列を介して伝播する必要がある。垂直感染率を高めるために、ボルバキア菌は、誘導単為生殖、雄殺し、雌化など、さまざまなメカニズムで宿主の生殖システムを変化させることができる。[ 26 ]これら のすべては 感染 し た雌 の割合を増加させ、母系感染に有利となる。
アタマジラミとCandidatus Riesia pediculicola アタマジラミ(Pediculus humanus )は、 Candidatus Riesia pediculicola と絶対共生関係にある。アタマジラミは住処と保護を提供し、細菌は必須ビタミンB群 を提供する。C . riesia は 細菌細胞 内に生息するが、卵巣に移動して次世代に伝達される。[ 29 ] [ 30 ]
社会性クモ 社会性クモのStegodyphus dumicolaは ナミビアとボツワナに生息している。コロニーの雌の大部分は未交尾だが、繁殖可能な雌の子育てに参加する。[ 37 ] 子孫は共生生物なしで孵化し、細菌共生生物 は発達初期に(養育)母による吐き戻し給餌の開始とともに社会的な相互作用によって世代を超えて垂直伝達される。[ 22 ]
脊椎動物
アシナシイモリ類 アシナシイモリは 母親の皮膚を通して幼生に栄養を与え、幼生の皮膚や腸に定着する微生物叢を 幼生に受け継がせる。 [ 38 ] 母親の皮膚はこの目的に適応しており、事前に厚くなり、幼生に栄養を与え続けるために摂取後すぐに再生する。母親は、自身に大きな害を与えることなく、初期の発達段階でこのプロセスを数回繰り返す。皮膚による栄養摂取が繰り返されるということは、幼生が母親の微生物叢 に何度もさらされることを意味し、腸や皮膚への微生物の定着が成功する可能性を高める。
ボルネオ産泡巣ガエルボルネオの泡巣ガエルLeptomantis harrissoni の オタマジャクシは、親(垂直方向)と環境(水平方向)の両方から微生物を受け取ります。[ 3 ] 最初は親や泡巣の外側に似た微生物叢を持っていますが、池で 1 週間過ごすと、池の環境から新しい微生物を取り込みます。
擬態ヤドクガエル ヤドクガエルの一種、Ranitomeya imitator は 、未受精の栄養卵をオタマジャクシに与えます。嫌気性パラバサリアン 原生生物は、垂直伝達によってオタマジャクシに受け継がれます。腸内で、これらの原生生物は消化酵素プロテアーゼを発現します。[ 39 ] これにより、幼生は、母親の卵に含まれる脂肪やタンパク質を、生息する小さな池の植物残骸よりも消化できるようになります。プロテアーゼをコードする遺伝子は、Ranitomeya のゲノムには存在しません。この共生により、Ranitomeya imitator は 新たな生態的ニッチに拡大し、オタマジャクシはより丈夫に成長することができます。[ 39 ] 親による世話を介した垂直伝達のもう 1 つのメカニズムは、父親が卵から繁殖池までオタマジャクシを背中に乗せて運ぶときに発生し、これによりオタマジャクシは父系で微生物叢を受け取る機会を得ます。[ 40 ]
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