공동 적응

Co-adaptation

생물학에서 공동적응은 둘 이상의 종, 유전자 또는 표현형질이 한 쌍 또는 그룹으로 적응하는 과정이다.이는 둘 이상의 상호작용 특성이 동일한 선택 압력에 반응하여 함께 자연 선택을 받거나 선택적 압력이 한 특성을 변경하고 연속적으로 상호작용 특성을 변경할 때 발생한다.이러한 상호작용을 하는 특성은 함께 할 때만 유익하며, 때로는 상호의존성을 증가시키는 결과를 초래하기도 한다.공동 적응과 공진화는 공정에서 유사하지만 동일하지 않다; 공동 적응은 두 단위 사이의 상호작용을 말하는 반면, 공진화는 그들의 진화 역사를 말한다.공동 적응과 그 예는 종종 공동 진화의 증거로 보여진다.[1]null

유전자와 단백질 복합체

유전적 수준에서 공동 적응은 모집단의 유전자 풀에서 선택으로 상호작용하는 유전자가 축적되는 것이다.유전자 중 하나에 대한 선택 압력은 상호 작용하는 단백질에 영향을 줄 것이고, 그 후에 보상적인 변화가 일어날 것이다.[2][1]null

단백질은 종종 다른 단백질과 복잡한 상호작용을 하며 기능적으로 연관된 단백질은 종종 유사한 진화 경로를 보여준다.[1][3]가능한 설명은 공동 적응이다.[1]그 예로는 미토콘드리아 DNA(mtDNA)로 암호화된 단백질과 핵 DNA(nDNA)의 상호작용이 있다.MtDNA는 특히 특정 부호화 영역에서 nDNA보다 진화/진화율이 높다.[2][3]그러나 생리학적 기능을 유지하기 위해서는 기능적으로 상호작용하는 단백질, 따라서 공동 적응된 nDNA를 선택하는 것이 유리할 것이다.[2]null

mtDNA와 nDNA 시퀀스 사이의 공동 적응은 복사기 Tigriopus califoricus에서 연구되었다.[2]COII 코딩 시퀀스의 mtDNA는 이 종의 공통 개체군 사이에서 광범위하게 분산된다.[2]한 모집단의 mtDNA가 다른 모집단의 핵배경에 놓였을 때, 시토크롬 c산화효소 활성도가 현저히 감소하여 공동 적응을 시사한다.결과는 mtDNA의 변동과 환경적 요인 간의 관계가 낮다는 것을 보여준다.보다 가능성이 높은 설명은 mtDNA의 중립적 진화에 의해 추진되는 nDNA에 의한 보상적 변화에 의한 mtDNA의 중립적 진화(격리된 모집단의 시간 경과에 따른 무작위 돌연변이)이다.[2]null

박테리아와 박테리오파지

박테리아 게놈의 유전자 블록은 염색체에 공동으로 위치하는 유전자 배열로, 진화적으로 수많은 세자에 걸쳐 보존되어 있다.[4]보존된 일부 블록은 피연산자인데, 여기서 유전자는 다핵산 mRNA에 속하며, 그러한 피연산자는 종종 대사 경로나 단백질 복합체와 같은 단일 기능과 연관된다.[4]관련 기능을 가진 유전자의 공동 위치와 진화 시간에 걸친 이러한 관계의 보존은 자연 선택이 공동적응적 편익을 유지하기 위해 작용해왔다는 것을 보여준다.null

박테리오파지 T4 염색체에 대한 유전자의 초기 매핑이 진행되면서 유전자의 배열이 무작위와는 거리가 멀다는 것이 명백해졌다.[5]유사한 기능을 가진 유전자는 군집화되기 쉽고 서로 결합되는 것처럼 보인다.예를 들어 박테리오파지 머리모형생식에 사용되는 단백질을 특정하는 유전자가 빽빽하게 모여 있다.[6]분명히 결합한 성단의 다른 예로는 기저판 쐐기, 꼬리 섬유, DNA 중합효소 부속 단백질을 결정하는 유전자가 있다.[6]유전자 생산물의 구조적 관계가 명확하지 않은 다른 경우, 기능적 상호작용을 기반으로 한 공동 적응형 클러스터링도 발생할 수 있다.이에 오브링거는[7] 임맥과 스패클 유전자를 중심으로 한 특정 유전자 군집이 DNA 수준에서 경쟁과 방어를 위해 적응한 단백질을 암호화할 것을 제안했다.null

장기

유전적 수준의 형질과 유사하게, 장기의 측면도 공동 적응의 대상이 될 수 있다.예를 들어, 가느다란 뼈는 미네랄이 더 많은 가느다란 뼈로 인해 더 두꺼운 뼈로 일일 하중을 견디는 것과 관련하여 비슷한 성능을 가질 수 있다.가느다란 몸매와 광물화 수준이 아마 공동 적응을 했을 것이라는 얘기다.그러나 굵은 뼈보다 단단하기 때문에 가느다란 뼈는 일반적으로 유연성이 떨어지고 파손되기 쉬우며, 특히 극한 하중 조건에 처했을 때 더욱 그러하다.[8]null

약한 전기 물고기는 전기장기를 이용하여 약한 전기장을 만들 수 있다.이러한 전기장은 전기장기 방전(EOD)을 통해 개인 간 의사소통에 사용될 수 있으며, 이를 추가로 변조하여 '치프스'라는 문맥별 신호를 만들 수 있다.물고기는 전기장판과 전기감지기를 사용하여 이러한 신호를 감지할 수 있다.유령 칼자루에[9] 대한 연구는 전기 물고기에 의해 생성된 신호와 그들이 받는 방식이 공동 적응될 수 있다는 것을 보여준다. 그 물고기가 살고 있는 환경(물리적, 사회적)은 짹짹, EOD, 그리고 탐지를 위한 선택에 영향을 주기 때문이다.영역 물고기 사이의 상호작용은 어류의 사회적 집단 내 상호작용과는 다른 신호 매개변수를 선호한다.null

행동

먹이를 주는 동안 부모와 자식의 행동은 서로 영향을 받는다.부모는 자식이 얼마나 구걸하느냐에 따라 밥을 먹고, 자식은 배가 고프냐에 따라 구걸한다.이것은 보통 부모와 자식 간의 이해 상충으로 이어질 수 있는데, 그 이유는 자녀들이 가능한 한 많이 먹기를 원하기 때문이다. 반면, 부모는 부모의 돌봄에 제한된 양의 에너지를 투자할 수 있을 뿐이다.이와 같이 구걸과 먹이주기 행동의 조합에 대한 선택이 이루어지며, 이는 최고의 피트니스로 이어져 공동 적응을 초래하게 된다.[10]부모-offpring co-adaption은 정보 비대칭성에 더 많은 영향을 받을 수 있다. 예를 들어 암컷 청색 가슴은 수컷보다 유사한 수준의 자극에 더 많이 반응하게 된다.[11]null

부분적 및 대립적 공동 적응

동일한 속도로 발전하지 않는 특성 때문에 부분적으로만 관련 특성이 공동 적응하거나, 서로 완전히 모순되는 것도 가능하다.호주 스핑크에[12] 대한 연구는 야행성 스핑크는 높은 온도 선호도를 가지고 있고 더 높은 온도에서 최적으로 달릴 수 있는 반면 야행성 스핑크는 낮은 선호 온도와 최적의 온도를 가지고 있다고 밝혔다.그러나 최적 온도가 높은 경우와 낮은 경우의 차이는 선호 온도보다 훨씬 작았고, 이는 야행성 스핑크가 야행성 스핑크에 비해 더 느리게 전력 질주한다는 것을 의미한다.에레미아스킨쿠스의 경우 최적온도와 선호온도가 서로 반대방향으로 갈라져 적대적 공동 적응을 만들어냈다.null

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d Juan, David; Pazos, Florencio; Valencia, Alfonso (2008). "Co-evolution and co-adaptation in protein networks". FEBS Letters. 582 (8): 1225–1230. doi:10.1016/j.febslet.2008.02.017. PMID 18282476. S2CID 22702946.
  2. ^ a b c d e f Blier, Pierre U.; Dufresne, France; Burton, Ronald S. (2001). "Natural selection and the evolution of mtDNA-encoded peptides: evidence for intergenomic co-adaptation". Trends in Genetics. 17 (7): 400–406. doi:10.1016/s0168-9525(01)02338-1. PMID 11418221.
  3. ^ a b Greiner, Stephan; Bock, Ralph (2013). "Tuning a menage a trois: Co-evolution and co-adaptation of nuclear and organellar genomes in plants". BioEssays. 35 (4): 354–365. doi:10.1002/bies.201200137. PMID 23361615. S2CID 205475365.
  4. ^ a b 리암 DC, 뱅카푸르 AR, 프리드버그 1세박테리아의 진화를 연구하기 위한 사건 중심의 접근법.생물정보학2015년 7월 1일 13일:2075-83. 도이: 10.1093/바이오정보학/btv128.Epub 2015년 2월 25일.PMID 25717195; PMCID: PMC4481853
  5. ^ 에드거 RS, 엡스타인 RH박테리아 바이러스의 유전학.Sci Am. 1965년 2월 212:70-8. doi: 10.1038/과학 미국인0265-70.PMID 14272117
  6. ^ a b 쿠터 E, T Stidham, B Guttman, E Kutter, D Batts, S Peterson, T Javakhishvili, F Arisaka, V Mesyanzhinov, W Ruger, G Mosig.1994. 박테리오파지 T4의 게놈 지도, 페이지 491–519.J카람, JW Drake, KN Kreuzer, G Mosig, DH Hall, FA Eiserling, LW Black, EK 스파이서, E Kutter, K 칼슨, ES Miller(ed.), 박테리오파지 T4의 분자생물학.미국 워싱턴 D.C. 미생물학 협회
  7. ^ 오브링거 JW.유전자 배제에 있어서 페이지 T4 면역성과 스패클 유전자의 기능.Genet Res. 1988년 10월;52(2):81-90. doi: 10.1017/s0016672300027440.PMID 3209067
  8. ^ Tommasini, Steven M.; Nasser, Philip; Hu, Bin; Jepsen, Karl J. (2007). "Biological Co-Adaptation of Morphological and Composition Traits Contributes to Mechanical Functionality and Skeletal Fragility". Journal of Bone and Mineral Research. 23 (2): 236–246. doi:10.1359/jbmr.071014. PMC 2665697. PMID 17922614.
  9. ^ Petzold, Jacquelyn; Marsat, Gary; Smith, G. Troy (2016). "Co-adaptation of electric organ discharges and chirps in South American ghost knifefishes (Apteronotidae)". Journal of Physiology-Paris. 110 (2): 200–215. doi:10.1016/j.jphysparis.2016.10.005. PMC 5408315. PMID 27989653.
  10. ^ Kölliker, Mathias; Brodie III, Edmund D.; Moore, Allen J. (2005). "The Coadaptation of Parental Supply and Offspring Demand" (PDF). The American Naturalist. 166 (4): 506–516. doi:10.1086/491687. PMID 16224706.
  11. ^ Lucass, Carsten; Fresneau, Nolwenn; Eens, Marcel; Müller, Wendt (2016). "Sex roles in nest keeping – how information asymmetry contributes to parent-offspring co-adaptation". Ecology and Evolution. 6 (6): 1825–1833. doi:10.1002/ece3.1976. PMC 4759049. PMID 26929817.
  12. ^ 휴이, R. B., A.F. 베넷 1987.공동응용에 대한 계통발생학 연구: 도마뱀의 선호온도 대 최적 성능온도마뱀의 선호 온도.진화 41:1098–1115.

외부 링크