폴리페니즘

Polyphenism
자작나무(왼쪽)와 버드나무(오른쪽)에 있는 비스톤 베툴리아 애벌레는 색다양성을 [1]보인다.

폴리페닉 특성은 서로 다른 환경 조건의 결과로 단일 유전자형에서 여러 개의 이산 표현형이 발생할 수 있는 특성입니다.그러므로 이것은 표현형 가소성의 특별한 경우이다.

동물에는 환경에 의해 결정되는 성관계에서부터 꿀벌과 다른 사회적 곤충의 캐스트에 이르기까지 몇 가지 종류의 폴리페니즘이 있다.어떤 폴리페니즘은 계절적인데, 예를 들어 1년 동안 다른 패턴을 가진 나비들과 겨울에 흰 스노우슈 토끼와 북극 여우 같은 북극 동물들도 있다.다른 동물들은 포식자에 의해 유도되거나 그들의 환경의 변화를 이용할 수 있게 해주는 자원성 다처제를 가지고 있다.일부 선충은 자원 가용성에 따라 성충 또는 휴면 다우어 유충으로 발전할 수 있다.

정의.

흰개미다발병
A: 프라이머리 킹
프라이머리 퀸
C : 세컨더리 퀸
D : 세 번째 퀸
병사
F : 워커

폴리페니즘은 집단에서 여러 가지 표현형이 발생하는 것으로, 그 차이는 유전적 [2]차이에서 비롯된 것이 아니다.예를 들어, 악어는 온도에 의존하는 성별 결정 폴리페니즘을 가지고 있는데, 여기서 섹스는 둥지 [3]온도의 변화에 의해 영향을 받는 특성이다.

같은 범혼종(교배) 집단에서 동시에 다형성 형태가 존재할 때, 그것들은 유전적 [4]다형성과 비교될 수 있다.다형증의 경우 형태소 사이의 전환은 환경적이지만, 유전적 다형증의 경우 형태소의 결정은 유전적이다.이 두 사례는 한 번에 두 개 이상의 모형이 모집단의 일부라는 공통점을 가지고 있다.예를 들어, 1년 동안 한 형태가 예측 가능하게 다른 형태를 따르는 경우와는 다소 다릅니다.본질적으로 후자는 젊은 형태가 성인에게 다른 형태, 색깔, 습관을 가질 수 있는 정상적인 개체 발생이다.

폴리페닉 특성의 이산적인 성질은 또한 환경 조건에 따라 달라지지만 스펙트럼에 따라 지속적으로 변화하는 체중 및 키와 같은 특성들과 구별된다.폴리페니즘이 존재할 때, 환경적 신호들은 유기체가 별개의 경로를 따라 발달하게 하고, 뚜렷한 형태학을 낳게 한다; 그러므로 환경적 신호들에 대한 반응은 "전부 아니면 무"이다.이러한 환경 조건의 성질은 매우 다양하며 온도와 습기, 페로몬 신호, 케로몬 신호(다른 종에 의해 식별될 수 있는 신호) 및 영양 신호와 같은 계절 신호를 포함한다.

종류들

성별 결정

성별 결정성 폴리페니즘은 성별 비율이 일정하지 않게 하면서도 성별 생식의 혜택을 받을 수 있게 한다.암컷 대 수컷 비율이 크면 번식 능력이 극대화되기 때문에 이것은 종에게 유익할 수 있습니다.하지만, 온도 의존적인 성별 결정(악어에게서 볼 수 있는)은 종이 존재할 수 있는 범위를 제한하고, 날씨 [3]패턴의 변화에 의해 종이 위험에 노출되기 쉽게 만듭니다.공룡의 [5]멸종에 대한 설명으로 온도 의존적 성별 결정이 제시되었다.

청새치와 같은 동물에서 발견되는 개체군 의존적이고 가역적인 성별 결정은 실패의 가능성이 적다.푸른 물줄기에서는 특정 영역 내에서 단 한 마리의 수컷만 발견됩니다. 즉, 영역 내 유충이 암컷으로 성장하며, 성숙한 수컷은 같은 영역에 들어오지 않습니다.만약 수컷이 죽으면, 그의 영역에 있는 암컷 중 하나가 수컷이 되어 그를 [5]대신하게 된다.이 시스템은 같은 종의 두 동물이 있을 때 항상 짝짓기 커플이 있다는 것을 보장하는 반면, 암컷이 한 마리의 수컷 영역에 남아 있을 경우 개체군의 유전적 차이를 잠재적으로 줄일 수 있습니다.

곤충 캐스트

곤충 캐스트:꿀단지 개미 미르메코시스투스 미믹스

곤충의 카스트 제도는 번식하지 않는 개체와 번식하지 않는 개체 사이의 노동 분담을 가능하게 한다.일련의 폴리페니즘이 유충이 여왕, 일개미, 그리고 어떤 경우에는 병사로 발달할지를 결정합니다.개미의 경우, P. morrisi는 생식 활동적인 [6]여왕이 되기 위해 특정한 온도와 광동작 조건 하에서 배아가 발달해야 합니다.이것은 짝짓기 계절을 조절할 수 있게 해주지만, 성별 결정과 마찬가지로 특정 기후로 종의 번식을 제한합니다.벌에서는 일벌에 의해 제공되는 로열젤리가 발달하는 애벌레를 여왕으로 만든다.로열젤리는 여왕이 늙거나 죽었을 때만 생산된다.이 시스템은 환경 조건의 영향을 덜 받지만 불필요한 퀸 생산을 방지합니다.

계절

상세 정보:눈 위장

폴리페닉 색소침착은 매년 여러 번 짝짓기 계절을 겪는 곤충 종에 적응할 수 있다.다양한 색소 패턴은 계절마다 적절한 위장 기능을 제공하며 온도 [7]변화에 따라 보온성을 변화시킵니다.곤충들은 에클로화 이후 성장과 발달을 멈추기 때문에, 그들의 색소 패턴은 성인이 되어서도 변하지 않는다: 그러므로, 다발성 페닌 색소 적응은 성충 형태가 1년 [5]이상 생존하는 종들에게 덜 가치 있을 것이다.

Junonia almana의 계절성 폴리페니즘
우기 건기
Junonia almana WSF by kadavoor.JPG
윗면
Junonia almana by kadavoor.JPG
윗면
Junonia almana WSF UN by kadavoor.JPG
밑면
Junonia almana DSF by kadavoor.JPG
밑면

조류와 포유류는 성인이 되어서도 생리적인 변화를 지속할 수 있고, 일부는 북극여우와 같이 겨울에 눈 [5]위장술로 온통 하얗게 변하는 계절적 다환성을 보인다.

프레데터 유도의

포식자에 의해 유도되는 폴리페니즘은 포식자가 없을 때 그 종이 더 번식적으로 성공적으로 발달할 수 있도록 하지만, 그렇지 않으면 더 방어 가능한 형태학을 가정할 수 있습니다.그러나 포식자가 진화해 먹잇감이 반응하는 가이로몬이 생성되지 않게 되면 실패할 수 있다.예를 들어, 다프니아 쿠쿨라타(물벼룩)를 주식으로 하는 미드지 유충(차오보루스)은 다프니아가 탐지할 수 있는 카이로몬을 방출합니다.미드지 애벌레가 있을 때, 다프니아는 그들을 잡아먹히지 않도록 보호하는 큰 헬멧을 기릅니다.하지만 포식자가 없을 때 다프니아는 머리가 작기 때문에 수영에 [5]민첩합니다.

자원

프리스티온쿠스 퍼시픽스의 구강다발증
A : 식균성 '구강종' 형태
B : 포식성 '요양성' 형태

자원 폴리페니즘을 가진 유기체들은 음식이나 다른 자원을 다르게 사용할 수 있는 대체 표현형을 보여준다.한 가지 예는 서부 스페이드풋 두꺼비로, 일시적인 사막 연못에서 번식 능력을 극대화한다.물이 안전한 수위에 있는 동안, 올챙이는 다른 기회주의적인 연못 거주자들의 식단에서 천천히 발달합니다.하지만, 수위가 낮고 건조가 임박했을 때, 올챙이는 식인하는 것을 허용하는 형태학(넓은 입, 강한 턱)을 발달시킨다.식인성 올챙이들은 더 나은 영양을 공급받으며, 따라서 연못이 [8]마를 때 죽음을 피하면서 더 빨리 변모합니다.

무척추동물 중 선충인 프리스티온쿠스 퍼시픽은 주로 박테리아를 잡아먹는 형태와 큰 이빨을 만들어내는 두 번째 형태를 가지고 있어 박테리아 먹이 경쟁자를 포함한 다른 선충을 잡아먹을 수 있다.이 종에서 페로몬에 의해 감지되는 다른 선충에 의한 기아와 혼잡의 신호는 궁극적으로 포식 [9]형태 형성을 규정하는 발달 스위치 유전자를 활성화하는 호르몬 신호를 촉발한다.

밀도에 의존하다

밀도의존성 폴리페니즘은 종이 사육된 개체 밀도에 따라 다른 표현형을 보여줄 수 있게 해준다.레피도프테라에서 아프리카 군충 애벌레는 군집기 또는 단독기 중 하나의 모습을 보입니다.사람들이 붐비거나 "엄청난" 상황에서, 애벌레는 검은 몸과 노란 줄무늬가 그들의 몸을 따라 나 있다.하지만, 단독 환경에서, 그들은 녹색 몸을 가지고 있고 등 아래로 갈색 줄무늬가 있습니다.다른 표현형은 세 번째 instar에서 나타나 마지막 [10]instar까지 남아 있습니다.

선충의 다우어 디아포즈

파스마르합디타 암수로디타의 제3기 다우어 애벌레(휴식기)

무리짓기와 고온과 같은 스트레스 조건 하에서, 케노하브디티스와 같은 일부 자유생생선충의 L2 유충은 정상적인 탈피를 생식 성체로 하는 대신 소위 다우어 유충 상태로 발달을 전환할 수 있다.이 다우어 애벌레는 스트레스를 잘 받지 않고 먹이를 먹지 않고 오래 사는 단계로, 동물들이 가혹한 환경에서 살아남을 수 있게 해줍니다.유리한 상태로 돌아가면, 그 동물은 L3 단계부터 생식 발달을 재개한다.

진화

폴리페니즘의 [7]진화적 발전을 위한 메커니즘이 제안되었다.

  1. 돌연변이는 새롭고 유전적인 특성을 낳는다.
  2. 특성의 빈도는 모집단에서 확장되어 선택이 작동할 수 있는 모집단을 만듭니다.
  3. 다른 유전자의 기존(배경) 유전자 변이는 새로운 형질의 발현에 있어서 표현형 차이를 초래한다.
  4. 이러한 표현형 차이는 선택을 거친다. 유전자형 차이가 좁혀짐에 따라 특성이 다음과 같이 된다.
    1. 유전자 고정(환경 조건에 반응하지 않음)
    2. 폴리페닉(환경조건에 반응)

이 메커니즘을 통한 새로운 폴리페니즘의 진화는 실험실에서 증명되었다.스즈키와 니호우트는 흑색 표현형을 일으키는 모노페닉 녹색 뿔벌레(만두카 섹스타)의 기존 돌연변이(검은색)를 사용했다.그들은 기존의 검은 돌연변이 개체군의 유충을 20℃에서 키웠다면 최종 발정 유충은 모두 검은색이었지만, 대신 28℃에서 키웠다면 최종 발정 유충은 검은색에서 녹색까지 다양하다는 것을 알아냈다.20℃에서 키우면 검은색, 28℃에서 키우면 녹색인 애벌레를 선정하여 [11]13세대를 거쳐 폴리페닌 균주를 생성하였다.

이는 기존의 유전자 변이를 밝히고 선택을 허용하기 위해 새로운 돌연변이(검은색)가 필요했기 때문에 위에서 설명한 모델에 부합했다.게다가 폴리페닉 균주의 생산은 종 내 배경 변화 때문에 가능했다. 즉, 선택이 이루어지기 전에 흑색(색소 생산 경로)의 상류에 있는 단일 유전자에 대해 2개의 대립 유전자와 1개의 안정 유전자가 존재했다.고온에서 이미 밝은 녹색이었던 뿔벌레의 녹색 색소가 증가했기 때문에 온도 민감 대립 유전자는 관찰되지 않았다.그러나 흑색 돌연변이의 도입으로 색소 생성의 온도에 따른 변화가 뚜렷해졌다.연구원들은 온도 민감 대립 유전자가 있는 유충을 선택할 수 있었고,[citation needed] 그 결과 폴리페니즘이 발생했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Noor, Mohamed A. F; Parnell, Robin S; Grant, Bruce S (2008). "A Reversible Color Polyphenism in American Peppered Moth (Biston betularia cognataria) Caterpillars". PLOS ONE. 3 (9): e3142. Bibcode:2008PLoSO...3.3142N. doi:10.1371/journal.pone.0003142. PMC 2518955. PMID 18769543.
  2. ^ Mayr, Ernst (1963). Animal Species and Evolution. Harvard University Press. p. 670.
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외부 링크