Evolution og økologisk konkurrence mellem flercellede livscyklusser

Nye undersøgelser fra Max Planck Institute for Evolutionary Biology viser, at konkurrence mellem forskellige evolutionære udviklingsstadier af flercellede livscyklusser kan være vigtig for udviklingen af ​​en hel befolkning. Uden direkte konkurrence er det kun vækstraten i en befolkning, der bestemmer, hvilken livscyklus der hersker.

Økologisk konkurrence kan på den anden side føre til udvælgelse af helt andre livscyklusser.

Udviklingen af ​​flercellede organismer er en central proces i livets opståen. I de fleste tilfælde er en organisme kun flercellet i en del af sin livscyklus:Den enkleste flercellede livscyklus består af væksten af ​​kønscellen til en koloni og dens spaltning i enkeltceller for at producere nye kønsceller.

Hidtil antager de fleste teoretiske modeller, at selektion mellem livscyklusser er drevet af interne egenskaber af flercellede grupper, hvilket fører til vækstkonkurrence. På samme tid overvejes dog sjældent indflydelsen af ​​interaktioner mellem grupper på udviklingen af ​​livscyklusser.

Vanessa Ress (University of Hamburg), Arne Traulsen (Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Plön) og Yuriy Pichugin (Princeton University, U.S.) præsenterer nu en ny model, der tager højde for den økologiske konkurrence mellem de individuelle livscyklusser – et projekt, der startede i Vanessa Ress' kandidatafhandling vejledt af Dr. Pichugin.

Modellen viser, at resultatet af evolution kan være sameksistens mellem flere livscyklusser, hvilket ville være umuligt uden konkurrence. Ligeledes viser forskningen, at modeller, der negligerer denne konkurrence, kan fange kortsigtede dynamikker, men undlader at forudsige udviklingen på befolkningsniveau.

Flercellede organismer som dyr, planter, svampe eller røde og brune alger dannes ofte ved, at deres celler bliver sammen efter celledeling – i modsætning til encellede arter, hvor cellerne adskilles før næste deling. Organismer skal dog formere sig, ellers vil deres arter uddø. For en flercellet organisme betyder det, at nogle celler skal migrere for at udvikle sig til et nyt individ.

Kombinationen af ​​vækst og reproduktion af en organisme danner en klonal livscyklus. Fremkomsten af ​​klonale multicellulære livscyklusser var den centrale innovation i de tidligere stadier af multicellularitetsudvikling. Der bliver egenskaber, der slet ikke findes hos encellede arter, afgørende for selv den mest primitive cellekoloni's langsigtede succes. Disse omfatter antallet af celler i kolonien, den hyppighed, hvormed celler migrerer for at danne nye kolonier, størrelsen af ​​de frigivne kønsceller og antallet af producerede kønsceller.

Da reproduktion, og dermed egnetheden af ​​simple cellekolonier, afhænger af disse egenskaber, er de umiddelbart underlagt naturlig selektion, som favoriserer nogle livscyklusser frem for andre.

Da komplekst flercellet liv stammer fra disse simple cellekolonier, er forståelsen af ​​udviklingen af ​​primitive livscyklusser afgørende for at forstå udviklingen af ​​komplekse organismer.

Forskningen blev offentliggjort i eLife . + Udforsk yderligere

Udvikling i realtid