Koevoluce

1
Koevoluce
2
Obsah

• Význam koevolucních procesu v evoluci
• Princip cervené královny
• Vnitrodruhové a mezidruhové závody ve zbrojení
• Symbióza
• Princip rozšíreného fenotypu
• Mimeze a výstražné zbarvení

3
Význam koevolucních procesu

• abiotické procesy pomalé a pasivní
• biotické procesy rychlé a mají kumulativní
  charakter
• velká intenzita selekce ze strany jiných
  organismu
• Paraziti a patogeny
• herbivori (Serengety 66 nadzemní produkce,
  prales jen 10 ),
• mutualisti hmyzosnubnost umožnuje vzácnost,
  možnost speciací, kvasinky-vosy-clovek

4
Obsah

• Význam koevolucních procesu v evoluci
• Princip cervené královny
• Vnitrodruhové a mezidruhové závody ve zbrojení
• Symbióza
• Princip rozšíreného fenotypu
• Mimeze a výstražné zbarvení

5
Princip cervené královny
6
Obsah

• Význam koevolucních procesu v evoluci
• Princip cervené královny
• Vnitrodruhové a mezidruhové závody ve zbrojení
• Symbióza
• Princip rozšíreného fenotypu
• Mimeze a výstražné zbarvení

7
rezistence užovek Thamnophis sirtalis proti jedu
mloku Taricha granulosa
100
75
relativní rychlost pohybu ()
50
25
0
0,1
1
10
100
1000
10000
tetrodotoxin (MU/g)
8
Pokus s naivními populacemi
9
20
15
Kontrolní linie samcu
mortalita samic
10
5
0
E1
E2
C1
C2
C3
C4
linie samcu
10
Molekulární stopy koevoluce

• 0,5 genu vykazuje prevahu nesynonymních mutací,
  9 ze 17 skupin u parazitu ci v
  imunitním systému, cichové receptory a receptory
  na gametách

11
Zvýšená frekvence nesynonymních mutací v genech
spojených s imunitou
nesynonymní
synonymní
12
Zvýšená frekvence nesynonymních mutací v
genech spojených s rozmnožováním
0,30
0,25
0,20
substitucní rychlost
0,15
0,10
0,05
0
nesynonymní (Kn)
synonymní (Ks)
Kn/Ks
D. melanogaster a D. simulans, srovnáváno 10 genu
pro proteiny spojené s rozmnožováním (oranžové
sloupce) a 46 genu jiných (zelené sloupce)
13
Obsah

• Význam koevolucních procesu v evoluci
• Princip cervené královny
• Vnitrodruhové a mezidruhové závody ve zbrojení
• Symbióza
• Princip rozšíreného fenotypu
• Mimeze a výstražné zbarvení

14
Symbióza

• Mutualismus, parazitismus, komensalismus,
  amensalismus
• Mutualismus volne žijících organismu
• fíkové vosicky z celedi Agaonidae
• mravenci a medovice ci domacia
• mravenci a houby
• houby a rostliny, mykorhiza
• Rostliny a hmyz Asclepias syriaca 37 asimilátu
  do nektaru
• kvasinky-vosy-clovek
• Endosymbioza
• lišejníky
• endosymbionti v trávicím traktu clenovcu i
  obratlovcu

15
Symbióza

• Endocytobiosa
• Symbionti clenovcu (krevsající, mízusající)
• Sitobius bez bakterií nemuže létat
• Spolecné propagule ukoncení závodu ve zbrojení
  evolucní rozpuštení
• Symbiogenetický vznik moderních eukaryotických
  bunek
• endosymbiotická teorie L. Margulisové
• Gupta gramnegativní bakterie a archebakterie
• Martin-Müler eubakterie a methanogen

16
a)
Eubakterie -heterotrof
Archebakterie -methanogen
H2
Organické látky
H2
H2
H2
glukosa
glukosa
H2
ATP
O2
O2
ATP
pyruvát
CO2
OAc
ATP
H2
CO2
H20
CH4
17
b)
Organické látky
glukosa
glukosa
H2
ATP
O2
O2
ATP
pyruvát
CO2
OAc
ATP
CO2
H20
CH4
18
c)
Organické látky
glukosa
glukosa
H2
ATP
O2
O2
ATP
pyruvát
CO2
OAc
ATP
CH4
CO2
H20
19
d)
Eukaryot
Organické látky
glukosa
O2
O2
ATP
pyruvát
pyruvát
ATP
ATP
nebo
H2
CO2
CO2
H20
OAc
20
Obsah

• Význam koevolucních procesu v evoluci
• Princip cervené královny
• Vnitrodruhové a mezidruhové závody ve zbrojení
• Symbióza
• Princip rozšíreného fenotypu
• Mimeze a výstražné zbarvení

21
Rozšírený fenotyp

• alely v genomu jednoho druhu mohou rídit fenotyp
  (vcetne chování) druhu jiného
• prenos signálu vnitrním ci vnejším prostredím
  Agrobacterium tumefaciens

22
Agrobacterium tumefaciens
23
Rozšírený fenotyp

• alely v genomu jednoho druhu mohou rídit fenotyp
  (vcetne chování) druhu jiného
• prenos signálu vnitrním ci vnejším prostredím
  Agrobacterium tumefaciens
• úspešnost manipulace závisí predevším na síle
  príslušných selekcních tlaku

24
Morfologické zmeny

• Vzrust velikosti parazitovaných jedincu
• vedlejší produkt rustu parazita
• zmena alokace zdroju rust/množení
• investice do prežití parazita
• artefakt chovu v laboratori

laboratorní myš infikovaná tasemnicí Spirometra
mansonoides
25
Morfologické zmeny u rostlin

• Vytvárení hálek (cecidie) fylogeneze
  rekonstruovaná na základe hálek a na základe
  morfologie vrtalek (Agromyzidae) se neliší.

26
Morfologické zmeny u rostlin

• Vytvárení hálek (cecidie) fylogeneze
  rekonstruovaná na základe hálek a na základe
  morfologie vrtalek (Agromyzidae) se neliší.

• Jiná situace u domacií (úkryty pro symbionty,
  napríklad pro mravence)
• Vytvárení pseudokvetu u rostlin napadených rzí
  nebo snetí, Puccinia thlaspeos vytvárí na
  houseníku Arabis žluté kvety podobné kvetum
  pryskyrníku, které v tu dobu kvetou

27
Puccinia caricina
Puccinia septentrionalis
28
Infekce Puccinia sp.
Arabis holboellii
Phoenicaulis cheiranthoides
Phoenicaulis cheiranthoides infik.

29
Leucochloridium marmostomum
30
Korýš Cymothoa exigua
31
Zastoupení Toxo-infikovaných osob v normální
populaci a mezi úcastníky dopravních nehod
32
Rozdíly ve vizuálne posuzované dominanci mezi
Toxo a Toxo- muži
33
Vliv na psychiku nakažených osob

• A
• G
• L
• Q3
• B
• O
• Q1
• Q4

• afektotýmie, vrelý
• vysoká síla superega, svedomitý
• relaxovaná bezpecnost, duverivý
• intelekt
• náchylnost k pocitu viny
• radikalizmus
• vysoká ergická tenze

• sizotýmie, uzavrený
• nízká síla superega, lehkovážný
• protense, podezrívavý
• nízká síla selfsentimentu, nedostatek
  sebekontroly
• náchylnost k pocitu viny

34
Oblékání

• NOVOST OBLECENÍ
• koreluje s faktorem Q3 koreluje
  s faktorem A
• ? snížení interakce toxoplazma-pohlaví plt0,001
  ? zvýšení
• NÁKLADNOST OBLECENÍ
• ? snížení interakce toxoplazma-pohlaví
  p0,003 ? zvýšení
• podobne cistota oblecení, upravenost oblecení,
  celkové hodnocení oblecení

NOVOST OBLECENÍ
SEBEKONTROLA
Ž- Ž M- M

Ž- Ž M- M
35
Vliv parazita na chování hostitele

• Ampulex compressa

36
Rozšírený fenotyp tretí úcastník

• Symbionti lumku a lumcíku polydnaviridae
  Ichnovirus, Bracovirus, v genomu hostitele

37
Rozšírený fenotyp tretí úcastník

• Symbionti lumku a lumcíku polydnaviridae
  Ichnovirus, Bracovirus, v genomu hostitele
• Symbionti helmintu . Steinernema a
  Heterorhabditis) a bakterie Xenorhabdus
• Obrana hostitele proti parazitum a predátorum

38
housenky na listech
100
tabák
bavlník
75
(198)
(70)
návštevy rostliny ()
50

• Cardiochiles nigriceps

25
0
HV
HZ
HV
HZ
K
K
housenky odstraneny (i s listy)
100
tabák
bavlník

• Heliothis virescens (oranž. s.)
• Helicoverpa zea (bílé s).

75
(42)
(25)
návštevy rostliny ()
50
25
0
HV
HZ
HV
HZ
K
K
39
Obsah

• Význam koevolucních procesu v evoluci
• Princip cervené královny
• Vnitrodruhové a mezidruhové závody ve zbrojení
• Symbióza
• Princip rozšíreného fenotypu
• Mimeze a výstražné zbarvení

40
Mimeze (mimikry)

• Napodobování vzhledu a chování cizího druhu
• Obraná a útocná mimeze
• Mülerovská mimeze nebezpecný nebo nejedlý druh
  napodobuje jiný nebezpecný nebo nejedlý druh
• Batesovská mimeze neškodný druh napodobuje
  nebezpecný nebo nejedlý druh
• Pri Batesovské mimezi výhoda vzácného fenotypu
  (polymorfismus, nemimetictí samci)

41
Helioconius erato
Helioconius melpomene
Helioconius himera
42
Helioconius cydno
Andy západ
Strední Amerika
Orinoko
Horní Amazonie
S-V Brazílie
Helioconius melpomene
Helioconius erato
Guiana
43
V arelech výskytu žlutého Heliconius eleuchia
nebo bílého H. sapho byli vypoušteni žlutí a bílí
motýli H. cydno. Motýli cizí barvy (bílá cára)
mizeli obvykle rychleji.
44
Mimeze (mimikry)

• Napodobování vzhledu a chování cizího druhu
• Obraná a útocná mimeze
• Mülerovská a Batesovská m. B.M. neškodný
  napodobuje nebezpecného nebo nejedlého
• Pri Batesovské mimezi - výhoda vzácného fenotypu
  (polymorfismus, nemimetictí samci)
• Aposematický fenotyp (výstražné zbarvení)

45
Evoluce aposematického fenotypu

• Ucení
• Evolucní ucení
• Druhový výber
• Handicapový princip (A. Zahavi)

46
Micrurus nigrocinctus
Korálovec nebo korálovka (ale snad nebudeme
slovíckarit)
Lampropeltis triangulum
47
Evoluce aposematického fenotypu

• Ucení
• Evolucní ucení
• Druhový výber
• Handicapový princip (A. Zahavi)

48
Agregovanost koristi a výhodnost aposematického
zbarvení
solitérní korist
1,5
1,0
relativní mortalita koristi
0,5
0
1. den
2. den
3. den
aposematická nejedlá
agregovaná korist
1,5
kryptická nejedlá
1,0
relativní mortalita koristi
kryptická jedlá
0,5
0
1. den
2. den
3. den
49
Vliv nápadnosti aposematického signálu na
rychlost dravcova ucení
1,2
1,0
0,8
relativní riziko predace
0,6
0,4
0,2
0,0
5
4
3
2
1
cas (dny)
50
Shrnutí

• Koevolucní procesy jsou v prírode možná
  významnejší než procesy evolucní
• Motorem koevoluce bývají vnitrodruhové i
  mezidruhové závody ve zbrojení
• Ve vývoji života na Zemi hrají duležitou roli
  ruzné formy symbiózy
• Koncepce rozšíreného fenotypu si všímá
  skutecnosti, že geny mohou ovlivnit svuj osud
  pusobením na fenotyp cizího organismu
• Pri evoluci mimeze a aposematického fenotypu se
  uplatnuje rada zajímavých jevu