共進化と種間相互作用

2つの種が互いに選択圧を及ぼし合うとき、それらは共進化し、捕食者と被食者の軍拡競争、相利共生者の密接な適合、宿主と寄生者の絶え間ない追いかけっこを生み出します。

Definition

共進化とは、相互作用する種間における相互的な進化的変化であり、各々が互いに選択圧として作用し、種間相互作用はその選択が働く生態学的関係を指します。

Scope

このトピックは、相互作用する種間の相互的な進化的変化を扱います。捕食者と被食者、宿主と寄生者のシステムにおける拮抗的共進化と軍拡競争、送粉と種子散布における相利共進化、赤の女王ダイナミクス、対共進化と拡散共進化、そして共進化が個体群間で異なる地理的モザイクです。また、相互作用が多様化と適応をどのように推進するかについても論じます。

Core questions

• 相互作用する種は、どのように互いの進化を相互的に推進するのでしょうか？
• 拮抗する種間の進化的軍拡競争は何によって生じるのでしょうか？
• 共進化は送粉のような相利共生関係をどのように形成するのでしょうか？
• 共進化はなぜ個体群間で地理的に異なるのでしょうか？

Key theories

赤の女王ダイナミクス

拮抗的な相互作用において、各々の種は、パートナーが対抗適応するにつれて、相対的な適応度を維持するためだけに進化し続けなければなりません。そのため、絶え間ない変化は永続的な利点をもたらさず、Van Valenの赤の女王によって捉えられた絶え間ない競争となります。

共進化の地理的モザイク

相互作用する種間の選択の強さと結果は地域によって異なるため、共進化はホットスポットとコールドスポットの変動するモザイクとして進行し、その形質は遺伝子流動によって混合されます。

Mechanisms

共進化は、ある種の形質が別の種の形質に選択圧を課し、その進化的な応答が今度は最初の種に選択圧をかけ直すときに起こります。拮抗システムでは、これはエスカレートする防御と対抗防御を促進します。例えば、植物が毒素を進化させ、草食動物が解毒を進化させる場合などです。相利共生では、花と送粉者の形態のように、パートナー間の適合を洗練させることがあります。個体群は異なる生態学的および遺伝的文脈で相互作用するため、共進化の結果は空間的に異なり、それらの間の遺伝子流動は局所的に適応した形質を地理的モザイクへと融合させます。

Clinical relevance

共進化の考え方は、作物の害虫や病原体の管理、害虫抵抗性作物の耐久性、薬剤や殺虫剤耐性の進化、そして送粉などの共進化した相利共生関係の保全に情報を提供します。これは教育的な文脈であり、管理上の処方箋ではありません。

History

EhrlichとRavenは1964年に植物と草食動物の共進化を枠組み化し、Van Valenは1973年に赤の女王仮説を提唱しました。Thompsonは1990年代から2000年代にかけて地理的モザイク理論を発展させ、相互作用する個体群間での空間的に変動する選択の中に共進化を位置づけました。

Debates

対共進化と拡散共進化

共進化が通常、種間の密接な相互適応を伴うのか、それとも多くの相互作用する種間の拡散的な選択を伴うのかについては議論があり、ほとんどの自然のケースはその両極端の中間に位置しています。

Key figures

• Paul Ehrlich
• Peter Raven
• Leigh Van Valen
• John N. Thompson

Seminal works

• thompson2005
• ehrlich1964
• vanvalen1973

Frequently asked questions

赤の女王仮説とは何ですか？

赤の女王仮説は、拮抗的な相互作用にある種は、敵も進化するにつれて、自身の適応度を維持するためだけに絶えず進化し続けなければならないというものです。これは、同じ場所に留まるために走り続けなければならない登場人物にちなんで名付けられました。

共進化の地理的モザイクとは何ですか？

これは、種間の共進化がその生息域全体で異なって展開されるという考え方です。選択が強く相互的である場所と、弱い場所があり、局所的に共進化した形質のパッチワークを生み出します。