Úloha parazitismu v evoluci

Prezentace na téma: "Úloha parazitismu v evoluci"— Transkript prezentace:

1 Úloha parazitismu v evoluci
Poněkud zaujatý pohled na historii evoluce na Zemi

2 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

3 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

4 Hypercykl

5 Parazitické hypercykly
NA translace enzym 1 enzym 6 1 translace 6 translace 2 enzym 2 enzym 5 5 translace translace 3 4 enzym 3 translace enzym 4

6 Kompartmentizace

7 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

8 Sex – produkt evoluce parazita
Konjugativní plasmidy a transposomy u bakterií Párování homologických chromosomů (homing intronů) Mating typy hub a prvoků Geny pro mating typy jsou idiomorfní Příbuznost m.t. genů nesouhlasí s příbuzností druhů Kodominance a obsazování stejného lokusu Výhoda vzácné alely a polymorfismus m.t. genů M.t. geny u hub někdy mobilní v rámci genomu

9 Sex – produkt evoluce parazita II
Crossing over – zbavení se špatných sousedů Indukce sexu v nepříznivých podmínkách – možná úprk transposomu před mutacemi které sám způsobil Hlenka Physarum polycephalum a mitochondriální plasmid indukující fůze Mezidruhový přenos transposomů P element přenesený z Drosophila willistoni na D. melanogaster – patrně prostřednictvím roztoče Proctolaelaps regalis Physarum polycephalum

10 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

11 Nevýhody sexuality Dvojnásobná cena sexu (meiozy)
Dvojnásobná cena samců Časová a energetická náročnost meiozy Riziko infekce a predace Limitní velikost populace

12 Výhody sexuality Odstraňování mutací na úrovni populace (stačilo by méně sexu) Odstraňování mutací na úrovni jedince Evoluční past Paraziti a negativní dědivost zdatnosti

13 Doklady pro hypotézu Červené královny
Ubývání partenogenetických plžů v přítomnosti motolic (Bulinus truncatus nebo Potamopyrgus a Microphallus) Model Skutečnost Prazitární zátěž % sexuálních jedinců % sexuálních jedinců

14 Bulinus a Microphallus

15 Doklady pro hypotézu Červené královny
Ubývání partenogenetických plžů v přítomnosti motolic (Bulinus truncatus a Microphallus) Anthoxantum a prevalence virů (10% rostlin infikováno, asexuální častěji) MHC polymorfismus u slepce a roztoči Parazitovanost sexuálních a asexuálních linií ryb (triploidní Carassius auratus větší parazitovanost motolicí Metaginimus)

16 Zlatý karas a Metagonimus

17 Doklady pro hypotézu Červené královny
Ubývání partenogenetických plžů v přítomnosti motolic (Bulinus truncatus a Microphallus) Anthoxantum a prevalence virů (10% rostlin infikováno, asexuální častěji) MHC polymorfismus u slepce a roztoči Parazitovanost sexuálních a asexuálních linií ryb (triploidní Carassius auratus větší parazitovanost motolicí Metaginimus) Mraveniště s mnoha královnami, čmeláci

18 Doklady pro hypotézu Červené královny
Ubývání partenogenetických plžů v přítomnosti motolic (Bulinus truncatus a Microphallus) Anthoxantum a prevalence virů (10% rostlin infikováno, asexuální častěji) MHC polymorfismus u slepce a roztoči Parazitovanost sexuálních a asexuálních linií ryb (triploidní Carassius auratus větší parazitovanost motolicí Metaginimus) Mraveniště s mnoha královnami, čmeláci Korelace mezi rekombinačním indexem a délkou života savce (nikoli počtem potomků)

19 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

20 Druhovost Velmi zvláštní, možná i relativně mladý fenomen (Paleoproterozoic + Mesoproterozoic x Neoproterozoic) Druhovost a možnost (nebo nutnost) vzniku specializice

21 Role parazitů při vzniku druhovosti
Paraziti –> sexualita –> genetická homeostáze –> druhovost Paraziti –> imunita –> diferenciace peptidických slovníků –> druhovost

22 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

23 Genomoví paraziti a struktura genomu
Transposomy a frekvence mutací (79% mutací v 10 lokusech – inserce) Charakter mutací – transposomy si přednostně sedají do regulačních oblastí (dokonalejší regulace, vznik mnohobuněčnosti) Vznik nových genů horizontálním přenosem Transposomy jsou vázány na sexualitu, jsou mobilní v pohlavní linii (nebo mikronukleu) Domestikace transposomů - telomery

24 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

25 Endosymbiotická teorie vzniku organel
Mitochondrie – alfa proteobakterium, plastid – sinice, bičík – spirocheta. Existence primárně amitochondriálních eukaryot Vznik organel sekundární endosymbiozou

26 Vznik eukaryotické buňky
Margulisová – seriál endosymbiotic theory 1981primitivní eukaryot + eubakterie Gupta – i jádro chimerického původu archeon + gramnegativní eubakterie

27 Sekundární endosymbiosa

28 Martin-Müllerova hypotéza, krok 1
Eubakterie -heterotrof Archeon -methanogen H2 Organické látky H2 H2 H2 glukosa glukosa H2 ATP O2 O2 ATP pyruvát CO2 OAc ATP H2 H20 CO2 CH4

29 Martin-Müllerova hypotéza, krok 2
Eubakterie -heterotrof Archeon -methanogen Organické látky glukosa glukosa H2 ATP O2 O2 ATP pyruvát CO2 OAc ATP H20 CO2 CH4

30 Martin-Müllerova hypotéza, krok 3
Eubakterie -heterotrof Archeon -methanogen Organické látky glukosa glukosa H2 ATP O2 O2 ATP pyruvát CO2 OAc ATP H20 CO2 CH4

31 Martin-Müllerova hypotéza, krok 4
Eukaryot Organické látky glukosa O2 O2 ATP pyruvát pyruvát ATP ATP H20 CO2 nebo OAc CO2 H2

32 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

33 Vznik druhu fůzí dvou organismů
Vznik holobionta v důsledku symbiosy Lišejníky, přežvýkavci Hmyz – mycetocyty a bakteriocyty Mykorhiza, Endomykorhiza – několik typů, 2/3 druhů rostlin asociovaných s některým ze 150 druhů Zygomycet z řádu Glomales (fosfor) Ektomykorhiza – Basidiomycety a Ascomycety, nejméně 7 tisíc druhů (dusík) Suchozemské rostliny jako lišejníky naruby (Atsatt) – invazivní intracelulární vrcholový růst – pylová láčka

34 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

35 Ztráta osrstění jako obrana proti ektoparazitům
Bellt 19. Století, nevysvětlil proč jen u člověka Rantala 1999 – jen člověk má ze 198 opic trvalé tábořiště a také blechy Vyvráceno – blechy získal od psa Jiné hypotézy – pohlavní výběr, vodní život, neotenie, ochlazování

36 Obsah Hypercykly a vznik buňky Vznik sexuality
Udržování sexuality v přírodě Vznik druhovosti a její důsledky Vznik nových genů a nové organizace genomu Vznik eukaryotické buňky Holobionti Ztráta osrstění u člověka Vznik pruhů u zeber

37 Pruhy jako obrana proti mouše tse-tse
Neodpovídá představě klasické mimeze Mouchy tse-tse vyhledávají barevně homogenní plochy

38 Vznik pruhů u zeber Důkaz – nejkontrastnější pruhy mají zebry v oblastech s mouchou tse-tse V samém centru areálu rozšíření mouchy tse-tse mají pruhy i jiné druhy zvířat

39 Shrnutí Fenomen parazitismu patrně sehrál velmi zásadní úlohu v evoluci života na Zemi Parazitismus provází život od samých počátků Je otázkou, zda by se bez parazitismu život dostal za stádium chemických hypercyklů Není pravděpodobné, že by se bez účasti parazitů vyvinula eukaryotická buňka nebo mnohobuněčné organismy