로컬 적응

Local adaptation

지역적응은 진화 생물학에서 유기체의 집단에 의해 다른 곳에 사는 같은 종의 다른 구성원보다 지역 환경에 더 잘 적응하도록 진화한다. 지역 적응은 동일한 종의 다른 개체군이 다른 자연 선택을 경험할 것을 요구한다. 예를 들어, 한 종이 광범위한 온도에 걸쳐 사는 경우, 따뜻한 지역의 개체군은 지리적 범위의 추운 지역에 사는 동일한 종의 개체군보다 더 나은 열 내성을 가질 수 있다.

정의

보다 형식적으로, 개체수는 그 개체군 내의 유기체가 동일한 종의 다른 개체군과는 다른 표현형을 진화시켰다면 국부적[1] 표현형은 그 개체군의 다른 위치에서 유래한 개인들에 비해 가정환경에서 더 높은 적합성을 가지고 있다고 한다.[2][3] 이를 '홈 사이트 어드밴티지'[4]라고 부르기도 한다. 지역 적응에 대한 보다 엄격한 정의를 위해서는 '회수 홈 사이트 장점'이 필요하다. 여기서 한 쌍의 모집단에 대해 각각 홈 사이트에서 다른 한 쌍을 수행한다.[5][2] 이 정의는 한 환경에 적응하는 것은 다른 환경에서 더 낮은 성능의 비용으로 이루어지는 것과 같은 지역적 적응으로 인한 건강상의 절충을 초래할 것을 요구한다.[3] 2004년 이전까지 상호이식은 때때로 인구가 자신의 홈 사이트와 해외 사이트에서 가장 높은 적합성을 경험할 경우(즉, 여러 사이트에서 동일한 모집단과 동일한 모집단을 비교, 동일한 사이트에서 여러 모집단을 비교) 현지에서 적응시킨 것으로 간주되었다. 지역 적응에 대한 이러한 정의는 카웨키와 에버트가 인구가 질이 나쁜 사이트에 적응할 수 있다고 설득력 있게 주장했지만, 좀 더 양성적인 사이트(수치의 오른쪽 패널)로 이동하면 여전히 더 높은 건강성을 경험할 수 있다고 주장한 이후 크게 포기되었다.[3]

로컬 적응 테스트

국소적응을 위한 시험은 지역 환경과 외국 환경 모두에서 한 모집단의 유기체의 적합성을 측정해야 한다. 이것은 종종 이식 실험을 이용하여 이루어진다. 호혜적 홈 사이트 우위의 보다 엄격한 정의를 사용하여, 지역적 적응은 종종 호혜적 이식 실험을 통해 시험된다. 상호이식에서는 한 모집단의 유기체가 다른 모집단에 이식되며, 그 반대의 경우 그 적합성을 측정한다(그림 참조).[3] 현지 이식이 두 사이트 모두에서 외래 이식을 능가하는 경우(즉, 두 사이트 모두에서 외국 이식에 비해 더 높은 적합성을 갖는 경우), 현지 모집단은 현지에서 적응한다고 한다.[3] 로컬 적응이 단순히 한 모집단의 홈 사이트 우위(지역 출처가 공통 사이트에서 외국 출처를 능가함)로 정의되는 경우, 소스 모집단 중 하나가 해당 사이트에 로컬인 한, 공통 사이트에서 다중 소스 모집단이 성장하는 공통 정원 실험을 이용하기 위해 시험할 수 있다.

이식 실험은 대부분 식물이나 움직이지 않는 다른 유기체로 행해져 왔다.[5] 그러나 트리니다디안 귀피와의 이식 실험을 통해 이동동물의 신속한 국소 적응에 대한 증거가 수집되었다.[6]

현장1과 현장2의 유기체를 양쪽 현장에 이식하고 그 성능을 비교하는 두 개의 상호이식 실험에서 가상의 결과가 나왔다. 두 실험(패널)에서 모두, 모집단이 국지적으로 적응하고 있음을 나타내며, 국지적 원천이 외국 원천보다 경쟁한다. 왼쪽 패널에서 각 소스는 홈 사이트에서도 최상의 성능을 발휘한다. 오른쪽 패널 사이트1은 사이트2보다 품질이 높기 때문에 사이트2의 모집단이 열악한 품질 사이트에 로컬로 적응되어 있음에도 불구하고 두 모집단 모두 사이트1에서 가장 잘 한다.


로컬 적응 빈도

여러 메타 분석은 지역 적응이 얼마나 일반적인지를 수량화하려고 시도했으며, 일반적으로 유사한 결론에 도달한다. 이식 실험의 약 75%(대부분 식물과 함께)는 지역 인구가 공통 사이트에서 외국인 인구보다 경쟁한다는 것을 발견하지만, 50% 미만이 고전적인 지역 적응을 정의하는 상호 홈 사이트 이점을 발견한다.[5][7] 외래식물은 토종식물이 국부적으로 적응하는 만큼 침습 범위에 국부적으로 적응해 국부적 적응이 비교적 빠르게 진화할 수 있음을 시사한다.[8][9] 그러나 생물학자들은 그들이 그것을 발견하기를 기대하는 지역의 적응을 시험할 것 같다. 따라서 이러한 수치는 한 종 내에서 무작위로 선택된 두 모집단이 국부적으로 적응하는 확률보다는 분명히 다른 사이트 간의 국부적 적응을 반영할 가능성이 높다.

로컬 적응의 원동력

환경의 어떤 구성요소는 서로 다른 현장의 피트니스에 다르게 영향을 미치는 한(현장 간 다양한 선택 생성) 지역적 적응을 촉진할 수 있으며, 인구가 대응하여 진화할 수 있을 정도로 일관성이 있다. 국소 적응의 정석적인 예는 다른 고도에[10] 적응하거나 토양에서 중금속을 견디는 식물에서 나온다.[11] 생물종 간 상호작용(예: 초식동물-식물 상호작용)은 적어도 온대생태계의 식물에 대해서는 생물학적 요인만큼 중요해 보이지는 않지만 국소 적응을 촉진할 수 있다.[12] 지역 적응의 많은 예가 호스트-기생충 시스템에도 존재한다. 예를 들어, 숙주는 국부적으로 많은 병원체나 기생충에 내성이 있을 수 있지만, 병원체가 풍부하지 않은 다른 곳의 호스트들은 그러한 적응이 전혀 진화되지 않았을 수 있다.[13]

참고 항목

참조

  1. ^ Williams, George (1966). Adaptation and Natural Selection. Princeton: Princeton University Press.
  2. ^ a b Leimu, Roosa (December 23, 2008). "A meta-analysis of local adaptation in plants". PLOS ONE. 3 (12): e4010. Bibcode:2008PLoSO...3.4010L. doi:10.1371/journal.pone.0004010. PMC 2602971. PMID 19104660.
  3. ^ a b c d e Kawecki, Tadeusz J.; Ebert, Dieter (2004-12-01). "Conceptual issues in local adaptation" (PDF). Ecology Letters. 7 (12): 1225–1241. doi:10.1111/j.1461-0248.2004.00684.x. ISSN 1461-0248.
  4. ^ Galloway, Laura F.; Fenster, Charles B. (2000). "Population Differentiation in an Annual Legume: Local Adaptation". Evolution. 54 (4): 1173–1181. doi:10.1111/j.0014-3820.2000.tb00552.x. ISSN 1558-5646. PMID 11005286. S2CID 13652390.
  5. ^ a b c Hereford, Joe (2009). "A Quantitative Survey of Local Adaptation and Fitness Trade‐Offs". The American Naturalist. 173 (5): 579–588. doi:10.1086/597611. ISSN 0003-0147. PMID 19272016. S2CID 524423.
  6. ^ Gordon, Swanne; Reznick, David; Kinnison, Michael; Bryant, Michael; Weese, Dylan; Räsänen, Katja; Millar, Nathan; Hendry, Andrew (2009). "Adaptive changes in life history and survival following a new guppy introduction". The American Naturalist. 174 (1): 34–45. doi:10.1086/599300.
  7. ^ Leimu, Roosa; Fischer, Markus (2008). Buckling, Angus (ed.). "A Meta-Analysis of Local Adaptation in Plants". PLOS ONE. 3 (12): e4010. Bibcode:2008PLoSO...3.4010L. doi:10.1371/journal.pone.0004010. ISSN 1932-6203. PMC 2602971. PMID 19104660.
  8. ^ Oduor, Ayub M. O.; Leimu, Roosa; Kleunen, Mark van (2016). "Invasive plant species are locally adapted just as frequently and at least as strongly as native plant species". Journal of Ecology. 104 (4): 957–968. doi:10.1111/1365-2745.12578. ISSN 1365-2745.
  9. ^ Elizabeth, Leger (2009). "Genetic variation and local adaptation at a cheatgrass (Bromus tectorum) invasion edge in western Nevada". Molecular Ecology. 18 (21): 4366–4379. doi:10.1111/j.1365-294x.2009.04357.x. PMID 19769691. S2CID 13846376.
  10. ^ Clausen, J (1949). "Experimental Studies on the Nature of Species III. Environmental Responses of Climatic Races of Achillea. Jens Clausen , David D. Keck , William M. Hiesey". The Quarterly Review of Biology. 24 (2): 144. doi:10.1086/396966. ISSN 0033-5770.
  11. ^ Wilcox Wright, Jessica; Stanton M; Scherson R (2006). "Local adaptation to serpentine and non-serpentine soils in Collinsia sparsiflora". Evolutionary Ecology Research. 8: 1–21.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  12. ^ Hargreaves, Anna L.; Germain, Rachel M.; Bontrager, Megan; Persi, Joshua; Angert, Amy L. (2020-03-01). "Local Adaptation to Biotic Interactions: A Meta-analysis across Latitudes". The American Naturalist. 195 (3): 395–411. doi:10.1086/707323. ISSN 0003-0147. PMID 32097037. S2CID 209575982.
  13. ^ Kaltz, O; Shykoff, JA (1998). "Local adaptation in host-parasite systems". Heredity. 81 (4): 361–370. doi:10.1046/j.1365-2540.1998.00435.x.