Úloha parazitismu v evoluci
description
Transcript of Úloha parazitismu v evoluci
![Page 1: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/1.jpg)
Úloha parazitismu v evoluci
Poněkud zaujatý pohled na historii evoluce na Zemi
![Page 2: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/4.jpg)
Hypercykl
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
translace
translace
translace
translace
translace
translace
enzym 1
enzym 2
enzym 3
enzym 6
enzym 4
enzym 5
1
2
34
5
6
![Page 5: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/5.jpg)
Parazitické hypercykly
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
translace
translace
translace
translace
translace
translace
enzym 1
enzym 2
enzym 3
enzym 6
enzym 4
enzym 5
1
2
34
5
6
NA
NA
NA
NA
translace
translace
enzym 9
enzym 7
10
7
8
9enzym 8
![Page 6: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/6.jpg)
Kompartmentizace
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
translace
translace
translace
translace
translace
translace
enzym 1
enzym 2
enzym 3
enzym 6
enzym 4
enzym 5
1
2
34
5
6
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
translace
translace
translace
translace
translace
translace
enzym 1
enzym 2
enzym 3
enzym 6
enzym 4
enzym 5
1
2
34
5
6
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
translace
translace
translace
translace
translace
translace
enzym 1
enzym 2
enzym 3
enzym 6
enzym 4
enzym 5
1
2
34
5
6
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
translace
translace
translace
translace
translace
translace
enzym 1
enzym 2
enzym 3
enzym 6
enzym 4
enzym 5
1
2
34
5
6
![Page 7: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/7.jpg)
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
![Page 8: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/8.jpg)
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
![Page 9: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/11.jpg)
Nevýhody sexuality
• Dvojnásobná cena sexu (meiozy)
• Dvojnásobná cena samců
• Časová a energetická náročnost meiozy
• Riziko infekce a predace
• Limitní velikost populace
![Page 12: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/12.jpg)
Výhody sexuality
• Odstraňování mutací na úrovni populace (stačilo by méně sexu)
• Odstraňování mutací na úrovni jedince
• Evoluční past
• Paraziti a negativní dědivost zdatnosti
![Page 13: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/13.jpg)
Doklady pro hypotézu Červené královny
• Ubývání partenogenetických plžů v přítomnosti motolic (Bulinus truncatus nebo Potamopyrgus a Microphallus)
% sexuálních jedinců% sexuálních jedincůPraz
itár
ní z
átěž
Model Skutečnost
![Page 14: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/14.jpg)
Bulinus a Microphallus
![Page 15: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/15.jpg)
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)
![Page 16: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/16.jpg)
Zlatý karas a Metagonimus
![Page 17: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/17.jpg)
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
![Page 18: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/18.jpg)
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)
![Page 19: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/19.jpg)
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
![Page 20: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/20.jpg)
Druhovost
• Velmi zvláštní, možná i relativně mladý fenomen (Paleoproterozoic + Mesoproterozoic x Neoproterozoic)
• Druhovost a možnost (nebo nutnost) vzniku specializice
![Page 21: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/21.jpg)
Role parazitů při vzniku druhovosti
• Paraziti –> sexualita –> genetická homeostáze –> druhovost
• Paraziti –> imunita –> diferenciace peptidických slovníků –> druhovost
![Page 22: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/23.jpg)
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
![Page 24: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/24.jpg)
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
![Page 25: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/25.jpg)
Endosymbiotická teorie vzniku organel
• Mitochondrie – alfa proteobakterium, plastid – sinice, bičík – spirocheta.
• Existence primárně amitochondriálních eukaryot
• Vznik organel sekundární endosymbiozou
![Page 26: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/26.jpg)
Vznik eukaryotické buňky
• Margulisová – seriál endosymbiotic theory 1981primitivní eukaryot + eubakterie
• Gupta – i jádro chimerického původu archeon + gramnegativní eubakterie
![Page 27: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/27.jpg)
Sekundární endosymbiosa
![Page 28: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/28.jpg)
Martin-Müllerova hypotéza, krok 1
Organické látky
glukosa
pyruvátO2 O2
ATP
CH4CO2
ATP
H2 H2
H2
H2
H2
OAc
H2
CO2
glukosa
ATP
H20
Eubakterie -heterotrof Archeon -methanogen
![Page 29: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/29.jpg)
Martin-Müllerova hypotéza, krok 2
Organické látky
glukosa
pyruvátO2 O2
ATP
CH4CO2
ATP
H2
CO2
glukosa
ATP
H20
Eubakterie -heterotrof Archeon -methanogen
OAc
![Page 30: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/30.jpg)
Martin-Müllerova hypotéza, krok 3
Organické látky
glukosa
pyruvátO2 O2
ATP
CH4CO2
ATP
H2
CO2
glukosa
ATP
H20
Eubakterie -heterotrof Archeon -methanogen
OAc
![Page 31: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/31.jpg)
Martin-Müllerova hypotéza, krok 4
Organické látky
pyruvátO2 O2
H2CO2
ATP
CO2
glukosa
ATP
H20
Eukaryot
OAc
pyruvát
nebo
ATP
![Page 32: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/32.jpg)
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
![Page 33: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/33.jpg)
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
![Page 34: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/34.jpg)
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
![Page 35: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/35.jpg)
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
![Page 36: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/36.jpg)
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
![Page 37: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/37.jpg)
Pruhy jako obrana proti mouše tse-tse
• Neodpovídá představě klasické mimeze• Mouchy tse-tse vyhledávají barevně
homogenní plochy
![Page 38: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/38.jpg)
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
![Page 39: Úloha parazitismu v evoluci](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022081420/5681500c550346895dbdea3c/html5/thumbnails/39.jpg)
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