Simple Science

最先端の科学をわかりやすく解説

# 生物学# 進化生物学

侵略的種の世界的拡散

侵略的な種、例えばエジプトヤブカが健康や生態系にどんな影響を与えるか見てみよう。

― 1 分で読む


侵略的な蚊と人間の健康侵略的な蚊と人間の健康脅威。エジプトトウガタバエが世界の健康に与える
目次

侵略的な種は特定の地域に元々住んでいない植物や動物、他の生物のことで、環境や経済、人間の健康に害を及ぼすことがあるんだ。これらの種はしばしば地元の種と資源を巡って競争し、エコシステムを乱したり、農業にも影響を与えたりすることがある。これらの種が広がる主な方法の一つは、新しい環境に適応することなんだけど、人間が手を加えた地域も含まれている。

その一例が、イエローフィーバー蚊(Aedes aegypti)で、元々アフリカにいたこの蚊は、世界中の多くの地域に広がってる。人間との強い関係を築いて、今では新しい場所でも元気に繁殖できるようになったんだ。広がるときに遺伝的多様性が減るという問題に直面しながらも、この種は適応して繁栄できた。

時間が経つにつれて、侵略的な種が広がると、その個体数は大きく変化することがある。新しい地域に最初に紹介されるとき、しばしば「ボトルネック」を経験することがあって、これは個体数が劇的に減少することを意味するんだ。これによって遺伝的多様性が低下し、新しい課題に適応するのが難しくなる。でも、人間の環境に適応しやすい侵略的な種もいて、初期の困難を乗り越えて成功裏に広がることができる。

イエローフィーバー蚊のケーススタディ

イエローフィーバー蚊(Aedes aegypti)は、侵略的な種が人間の健康にどのように影響を与えるかの代表的な例だ。この蚊は、デング熱やジカウイルス、黄熱病などの病気を広めることで知られている。元々アフリカから来て、今では人が住む地域でも適応して、世界中に広がっているんだ。

Aedes aegypti蚊には二つの明確な形態があって、一つは人間の近くに住むのを好むもの、もう一つはより一般的なもの。人間を好む形態は、人間の環境で生き残るのに役立つ行動や身体的特徴の変化を示している。例えば、繁殖に重要な異なる降水パターンに耐えることができるんだ。

この蚊はそんなに強い飛行能力はないけど、人間と一緒に移動すれば長距離を移動できるんだ。アクティブでない状態で数年間生き延びられるから、長い間姿を消しても再び出現して新しい個体群を確立することができる。

Aedes aegyptiが広がるにつれて、アメリカ大陸の公衆衛生に顕著な影響を与えた。この蚊とその運ぶ病気の到来は、歴史的に発生や疫病を引き起こしてきた。いくつかの地域で蚊を根絶するための努力が少し成功したこともあるけど、この昆虫は非常にたくましく、強力な農薬使用の後でも戻ってくることが多い。

Aedes aegyptiの導入と広がり

Aedes aegyptiがアメリカ大陸に導入されたのは、奴隷貿易などいくつかの出来事を通じて起こったと考えられている。船が知らずに蚊の卵を海を越えて運んでいたんだ。時間が経つにつれて、この種は中央アメリカや南アメリカを含むさまざまな地域に広がった。

アメリカでは、この蚊は1828年に最初に確認されたけど、病気の発生の早期記録からすると、もっと早くから存在していた可能性もある。蚊の存在は、特に脆弱な集団において黄熱病やデング熱の発生と関連して、大きな公衆衛生の課題となっている。

アメリカの異なる地域へのAedes aegyptiの導入は、影響の程度にバラツキがあった。フロリダなどの地域では早期に導入があった一方、カリフォルニアでは遅れて到着した。継続的な監視と制御策が行われているにもかかわらず、蚊の存在は依然として懸念材料だ。

遺伝的多様性と適応

新しい環境に最初に導入された際に個体数が急減したにもかかわらず、Aedes aegyptiは遺伝的多様性を維持する能力を示している。最近の研究では、この蚊の個体群が地域の条件にうまく適応して繁栄していることが示唆されているんだ。

遺伝的多様性は、どんな種にとっても生存にとって重要なんだ。それは変動性をもたらし、環境の圧力や病気に直面したときに役立つことがある。Aedes aegyptiの場合、新しい地域への導入時にかなりのボトルネックがあったにもかかわらず、この種は適応を支える遺伝的多様性のレベルを保持してきた。

個体群構造の理解

個体群構造は、種の異なるグループがどのように関連しているか、またそれらが風景にどのように分布しているかを指す。Aedes aegyptiの場合、研究によって異なる地域に広がる明確な個体群が存在し、それぞれが独自の遺伝的特徴を持っていることが示されている。

アフリカでは、個体群が明確な違いを示し、Aedes aegyptiの個体群は遺伝的に異なっている。アメリカ大陸に導入された際、異なる個体群が出現し、地理的および社会的な要因が遺伝的特徴の分布に影響を与えることを明らかにしている。

最近の分析では、南アメリカの個体群とアメリカの個体群が複数の導入イベントの結果である可能性が高く、遺伝的特徴の混合が生じていることが確認された。この複雑さは、科学者がこの侵略的な蚊を管理・制御する上で直面する課題を浮き彫りにしている。

ボトルネックと個体群動態

ボトルネックは、個体群の未来に大きな影響を与える重要な出来事だ。Aedes aegyptiの場合、新しい地域に導入される際にボトルネックが発生し、個体数や、場合によっては遺伝的多様性が減少した。

これらの出来事は、気候の変化や農薬に対する抵抗性の発展など新しい課題にどれだけ適応できるかに影響を与える可能性がある。これらの課題にもかかわらず、Aedes aegyptiは効果的に回復できたようで、さまざまな地域での蚊の個体群が増えているのが確認されている。

特にアメリカ大陸では、Aedes aegyptiのさまざまな個体群が最初の導入の後に迅速に回復する能力を示している。これは、いくつかの個体群が数の大幅な減少を経験したことを考えると注目すべきことだ。回復は、遺伝的多様性が減少したかもしれないが、個体群の成長を支えるのに十分な変異が残っていることを示唆している。

遺伝子フローの役割

遺伝子フローは、個体群間での遺伝物質の移動で、侵略的な種の進化に大きな役割を果たすことがある。Aedes aegyptiの場合、個体群間の遺伝子フローは、蚊が新しい環境に適応するのに役立つ有益な特徴を導入する可能性がある。

関連性が高い地域では、遺伝子フローによってボトルネックの後でも遺伝的多様性が保たれることがある。一方で、相互作用が少ない地域では、遺伝的分岐が進み、独自の適応を持つ明確な個体群が生まれることがある。

Aedes aegyptiについての研究は、アメリカ大陸の個体群間で遺伝子フローがいくらかある一方で、移動の障壁や地理的距離がこの交換を制限する可能性があることを示している。この状況は、地域の課題に対してより脆弱な個体群を生むことに繋がるため、効果的な監視と管理が重要だ。

制御努力への影響

Aedes aegyptiの適応能力とたくましさは、その個体数を減少させるための制御努力にとって大きな課題をもたらしている。この蚊は多様な環境で繁栄できる能力を持っていて、サバイバルを高める遺伝的変化の可能性もあるため、既存の戦略が複雑になっているんだ。

近年、Aedes aegyptiの制御に向けて遺伝子改変や捕食者の利用などの革新的なアプローチが模索されている。しかし、この蚊の高い遺伝的多様性は、いくつかの個体が生き残る可能性が高いことを意味し、これらの方法の長期的な効果に対する懸念を引き起こしている。

最終的には、Aedes aegyptiの個体群の動態と適応能力をよりよく理解するための研究が必要だ。この発見は、今後の蚊の制御やこの種に関連する病気の広がりを減少させるための公衆衛生イニシアチブに役立つかもしれない。

結論

Aedes aegyptiのような侵略的な種の研究は、人間の環境に適応した個体群を管理し制御することの複雑さを強調している。遺伝的多様性や個体群構造を理解し、ボトルネックや遺伝子フローがもたらす課題を認識することは、侵略的な種が持つたくましさを示している。

これらの種が広がり続ける中で、イエローフィーバー蚊のような侵略的な種は、監視と革新的な制御戦略が必要であることを思い出させてくれる。これらの課題をさらに深く掘り下げることで、これらのダイナミックな生態系を理解することが、人間の健康を守り、在来種を保存するために欠かせないことが明らかになってくるんだ。

オリジナルソース

タイトル: Demographic history and the efficacy of selection in the globally invasive mosquito Aedes aegypti

概要: Aedes aegypti is the main vector species of yellow fever, dengue, zika and chikungunya. The species is originally from Africa but has experienced a spectacular expansion in its geographic range to a large swath of the world, the demographic effects of which have remained largely understudied. In this report, we examine whole-genome sequences from 6 countries in Africa, North America, and South America to investigate the demographic history of the spread of Ae. aegypti into the Americas its impact on genomic diversity. In the Americas, we observe patterns of strong population structure consistent with relatively low (but probably non-zero) levels of gene flow but occasional long-range dispersal and/or recolonization events. We also find evidence that the colonization of the Americas has resulted in introduction bottlenecks. However, while each sampling location shows evidence of a past population contraction and subsequent recovery, our results suggest that the bottlenecks in America have led to a reduction in genetic diversity of only [~]35% relative to African populations, and the American samples have retained high levels of genetic diversity (expected heterozygosity of [~]0.02 at synonymous sites) and have experienced only a minor reduction in the efficacy of selection. These results evoke the image of an invasive species that has expanded its range with remarkable genetic resilience in the face of strong eradication pressure.

著者: Daniel R Matute, T. Kent, D. Schrider

最終更新: 2024-03-12 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.07.584008

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.07.584008.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

類似の記事