宿主と寄生体の共進化における普遍則を実験と理論の両面から探求する

从实验和理论探索宿主-寄生虫协同进化的普遍规则

基本信息

批准号：
17J01023
负责人：
古林太郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、生命の起源で想定されるような単純な自己複製系においても避けがたく発生してしまう寄生性分子(ウイルスのようなもの)が宿主との生存競争を通じて複製系に及ぼす進化的影響を、実験と理論の両面から追求することであった。理論では、区画化された単純な宿主・寄生体複製系の数理モデルの構築と解析を行った。広いパラメータ空間上での網羅的な計算機シミュレーションの結果、原始地球でも実現可能であろう単純な区画ダイナミクスのみによって複製系が安定に持続可能な条件を見出した。また、複製系が安定に持続可能となるためには区画が多数あること、区画の融合分裂頻度が大きいこと、栄養量が適度な範囲にあることなどが重要な要件であることが明らかになった。これらの知見を用いれば、宿主と寄生体の相互作用の程度を段階的に変化させた新しい進化実験の条件設定を行うことができると考えられる。この成果は、平成29年度内に論文化した。実験では、自己複製能力を持つ宿主RNAと寄生体RNAの長期的な実験進化を実施し、その進化ダイナミクスを次世代シーケンサと生化学的なアッセイにより解析した。配列解析の結果、宿主RNAは多系統に分岐進化を起こしていたこと、寄生体の側では新たな分子種が進化途中で発生していたことが判明した。生化学アッセイにより宿主と寄生体の関係がいかに発展したかを解析した結果、宿主RNA側での寄生体RNAの複製を防ぐ適応進化と、寄生体RNA側での進化後宿主への新たな寄生能力の適応進化が繰り返し起こっており、寄生体が宿主の継続進化と多様化に貢献していることを示唆していた。これらの結果は、単純な複製子集団がダーウィン進化を通じて自発的に宿主・寄生体の関係がダイナミックに変動する複雑な生態系へと発展したことを示しており、生命の初期進化について重要な知見が得られたと言える。この成果は、平成31年度に出版予定である。

这项研究的目的是，寄生分子（例如病毒），即使在生命的起源中，也可以通过与宿主的生存竞争来重复，这是不可避免的。理论。在理论上，简单宿主和寄生繁殖系统的数学模型的构建和分析。由于在广泛的参数空间中进行了全面的计算器模拟，我们通过简单的包裹动力学发现了一个稳定且稳定的重复系统，这在原始地球上可能是可能的。此外，很明显，有许多包裹可以使重复系统保持稳定，这是包裹的较大融合频率，并且营养量是中等的。使用这些知识，可以认为可以设置新的进化实验，以逐渐改变宿主和寄生虫之间的相互作用程度。这个结果是2017年的文化。在实验中，实现了具有自缩合能力的宿主RNA和寄生RNA的长期实验演化，并通过下一个代序列仪和生化测定法分析了进化动力学。由于阵列分析，发现宿主RNA已经在多系统系统中进化，并且在寄生虫的中间发生了一种新的分子物种。由于分析了生物化学测定方法如何发展出宿主与寄生虫之间的关系，因此在寄生RNA侧的演变后，寄生虫RNA的寄生RNA和新的寄生寄生虫的进化能力的适应性反复发生，表明寄生虫有助于宿主的持续进化和多样化。这些结果表明，简单的重复群已经演变成一个复杂的生态系统，从而通过达尔文的进化自发地波动了宿主和寄生虫之间的关系，并且在生命的初始演变中很重要。该结果计划在2019财年发布。