Question:
Une variété non toxique d'une plante mutante n'aurait-elle pas un avantage sélectif?
Polisetty
2016-12-21 00:15:34 UTC
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Je ne connais pas grand-chose à la biologie évolutive, mais quand quelqu'un a posé la question, cela m'a semblé très plausible.

Disons qu'il y a une plante mutante, qui produit beaucoup moins de toxine que ses homologues habituels (même espèce). Alors, cette plante n'aurait-elle pas un avantage sélectif sur les autres, puisque les prédateurs (ici, les herbivores) ne la consommeraient pas en supposant qu'elle soit toxique. Mais tristement, au fur et à mesure que le nombre de ces mutants augmente, les herbivores aussi s'en rendent compte et commencent à s'en régaler. Encore une fois en sélectionnant ceux qui contiennent plus de toxine. En fin de compte, atteindre une sorte d'équilibre (?)

Ce phénomène (?) S'appelle-t-il quelque chose? Est-ce similaire à la sélection qui se produit dans le trait drépanocytaire? Y a-t-il de vrais exemples de plantes avec des toxines montrant cela?

Par «drépanocytose», voulez-vous dire [anémie falciforme] (https://en.wikipedia.org/wiki/Sickle-cell_disease)?
@Harris Weinstein ouais. Je l'éditerai pour y être un peu plus formel.
Deux réponses:
Ben Bolker
2016-12-21 04:26:31 UTC
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Votre question est très sensée; on s'attendrait en effet à ce genre de sélection négative dépendant de la fréquence : c'est-à-dire que si les plantes productrices de toxines sont courantes, les plantes non productrices de toxines devraient bénéficier d'un avantage car elles ne paient pas les coûts de production toxines, mais ils tirent (ou peuvent) bénéficier de la dissuasion des herbivores. (À l'inverse, si les plantes productrices de toxines sont rares, elles pourraient gagner un avantage au niveau individuel en étant les seules de la population à dissuader les herbivores.)

À partir de 2007, cependant, il semble que les données empiriques les preuves de ce phénomène étaient assez faibles. Dans ce qui suit, "génotypes résistants" signifie des génotypes qui ont une sorte de caractère anti-herbivore (généralement la production de composés secondaires qui dissuadent les herbivores) [italiques ajoutés]:

... Seulement quelques-uns des études ont examiné le rôle de la sélection dépendante de la fréquence sur les défenses des plantes contre les herbivores (ie, Berenbaum & Zangerl 1998, Roy 1998, Siemens & Roy 2005). ... Aucune étude n'a manipulé la fréquence des génotypes d'hôtes résistants / tolérants de manière explicite pour examiner si l'évolution des stratégies de défense des plantes est sujette à une sélection dépendante de la fréquence. Cependant, certaines études ont testé certaines des prédictions de l'hypothèse de la sélection en fonction de la fréquence (Berenbaum & Zangerl 1998, Roy 1998).

L'étude de Berenbaum et Zangerl (1998) a révélé que dans Pastinaca sativa , la plage de variation du niveau d'un composant de résistance (coumarine) contre son consommateur Depressaria pastinacella n'a pas changé de 1873 à aujourd'hui, suggérant une dynamique cyclique favorisée par la sélection dépendant de la fréquence . Dans une expérience de transplantation réciproque, Roy (1998) n'a pas trouvé de preuve que les hôtes communs sont plus mangés et ont une forme moins bonne que les hôtes rares . Dans un article récent, Siemens et Roy (2005) ont évalué ce qui suit: (a) si la quantité de dommages subis par le génotype de l'hôte le plus courant était plus élevée que celle attendue par sa fréquence et la quantité de dommages subis par l'hôte le plus rare les génotypes étaient inférieurs à ceux attendus par leur fréquence (hypothèse de dommages assortatifs); (b) si le génotype d'hôte le plus courant présentait des niveaux de dommages plus élevés et une aptitude moyenne inférieure à celle des génotypes d'hôtes plus rares; et (c) si la quantité de dommage est corrélée positivement avec la fréquence du génotype hôte le plus courant. ... Malheureusement, leurs résultats étayent peu l'hypothèse d'une sélection dépendante de la fréquence agissant sur les défenses des plantes contre les herbivores. ... Bien que deux études aient exploré le potentiel de sélection dépendante de la fréquence sur la résistance des plantes, aucune étude n'a encore examiné cette possibilité sur la tolérance des plantes. Avant que la sélection dépendante de la fréquence puisse être mise de côté pour expliquer le maintien de la variation de la tolérance et de la résistance, des tests expérimentaux explicites de l'hypothèse sont nécessaires.

(Je n'ai pas ' t suivi la littérature la plus récente pour voir s'il existe des preuves plus récentes ...)

Il existe un phénomène connexe qui est beaucoup mieux documenté: les bactéries productrices de toxines produisent des antibiotiques pour tuer d'autres bactéries de leur propre espèce et d'autres espèces, afin de minimiser la concurrence pour les ressources. Dans les systèmes "pierre-papier-ciseaux" (2), les tricheurs (bactéries qui résistent aux toxines mais ne les produisent pas elles-mêmes) envahissent les producteurs de toxines; puis des bactéries non résistantes envahissent les tricheurs (car il n'y a plus de toxine produite); puis les producteurs de toxines réinventent (car personne n'est plus résistant, donc il y a encore une fois un avantage à produire de la toxine).

Je dirais que le lien entre ce type de sélection fréquentielle et la sélection qui entretient le polymorphisme car l'allèle drépanocytaire est lâche. La drépanocytose est généralement citée comme un exemple d ' avantage hétérozygote . Il s'agit en gros d'une forme de sélection dépendant de la fréquence négative au niveau des allèles plutôt que des génotypes; un gamète porteur d'un allèle drépanocytaire est plus susceptible de se retrouver dans un hétérozygote (et donc d'obtenir un avantage via la résistance au paludisme) lorsqu'il est rare et plus susceptible de se retrouver dans un homozygote (et de perdre sa forme physique en raison de la drépanocytose) quand c'est courant. Il est également théoriquement possible (bien que je ne l'ai pas vu discuté, et je suppose que ce n'est pas très important dans la pratique) que l'augmentation de la fréquence des hétérozygotes drépanocytaires puisse également se répercuter au niveau de la population pour réduire l'incidence du paludisme, l'avantage de la résistance, et donc générer une forme plus analogue de sélection dépendant de la fréquence négative.

  1. Núñez-Farfán et al. "L'évolution de la résistance et de la tolérance aux herbivores", Revue annuelle de l'écologie, de l'évolution et de la systématique, vol. 38 (2007), pp. 541-566 http://www.jstor.org/stable/30033871
  2. Kirkup et Riley, "Antibiotic-mediated antagonism leads to a bacterial game of rock-paper-scissors in vivo ", Nature 428, 412-414 (25 mars 2004).
Harris
2016-12-21 01:35:16 UTC
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C'est ce qu'on appelle mimétisme:

En biologie évolutionniste, le mimétisme est une similitude d'un organisme, généralement un animal, à un autre qui a évolué parce que la ressemblance est sélectivement favorisé par le comportement d'un récepteur de signal partagé qui peut répondre aux deux.

et oui, les plantes peuvent le faire, de plusieurs manières.

Dans la biologie évolutionniste, le mimétisme chez les plantes est plusieurs formes de mimétisme, comme le mimétisme bergien, le mimétisme dodsonien et le mimétisme vavilovien, d'autres organismes par des plantes, le plus souvent des fleurs.

Je n'ai pas de connaissance particulière du cycle d'équilibre que vous avez mentionné, bien que cela semble hypothétiquement possible (aucun commentaire sur la probabilité de celui-ci). Si le coût économisé en ne produisant pas la toxine est plus avantageux que d'avoir la toxine elle-même, la nouvelle souche pourrait avoir un avantage.

Mais n'est-ce pas le mimétisme avec deux espèces différentes?
Ah, j'ai manqué la partie sur le fait qu'il s'agissait d'une espèce. Conceptuellement, je ne dirais pas que c'est une énorme distinction, car c'est un organisme qui trompe les autres en leur faisant croire que c'est un organisme plus dangereux. Je vais cependant voir s'il existe un terme plus spécifique pour le cas de la même espèce.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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