Archiv pro měsíc: Březen 2019

Evoluce sterility hostitele způsobené infekcí

Negativní účinky parasitismu zahrnují snížení reprodukčních schopností infikovaných jedinců a zvýšení jejich mortality. Zatímco první efekt je doménou zejména pohlavně přenášených infekcí, zvýšení mortality je způsobováno spíše ostatními typy infekcí. První modely evoluce sterility hostitele způsobené infekcí předpovídaly vývoj plné sterilizace, tedy neplodnost infikovaných jedinců. Empirická pozorování však tuto předpověď potvrdily jen částečně, a proto je aktuálním tématem snaha porozumět mechanismům blokujícím vývoj plné sterilizace a umožňujícím evoluci pouze částečné sterilizace. Touto otázkou se zabýváme i v našem výzkumu. Aktuální práci na toto téma je možné najít v článku:

Janouskova, E., Berec, L. (2020) Fecundity-longevity trade-off, vertical transmission and evolution of virulence in sterilizing pathogens. American Naturalist 195: 95-106.

Sexuálně přenosné nemoci

Sexuálně přenosné nemoci nejsou jen záležitostí lidí, ale v mnohem větším měřítku také živočichů a dokonce také rostlin. Jak už jejich název napovídá, jde o nemoci přenášené pohlavním stykem, na rozdíl od ostatních nemocí, které se přenášejí nějakým médiem (vzduch, voda, půda) nebo jiným kontaktem než pohlavním. Sexuálně přenosné nemoci mají řadu dalších vlastností, které je odlišují od ostatních nemocí. Pokud svým hostitelům působí nějakou škodu, často snižují jejich reprodukční schopnosti (jsou sterilizující) spíše než že by zvyšovaly jejich mortalitu. Pohlavní přenos je navíc často doprovázen přenosem vertikálním (přenos infekce z matky na dítě během gravidity), což většinou není případ nemocí ostatních. Pěkný úvodní článek o ekologii a evoluci sexuálně přenosných infekcí je možné najít zde.

Speciální typ kontaktu definující přenos sexuálně přenosných nemocí, tedy pohlavní styk, určuje přenosovou rychlost, tedy počet zdravých jedinců, kteří se nakazí za jednotku času. U zvířat je dynamika pohlavních kontaktů určena dynamikou páření. Pravděpodobně u většiny zvířat je cílem páření produkce potomků, a dynamika páření tak určuje také reprodukční dynamiku. Jinými slovy, procesy reprodukce a přenosu pohlavně přenosné nemoci jsou svázány dynamikou páření, na rozdíl od ostatních nemocí, kde reprodukce a přenos nejsou korelované (ovšem až na případ vertikálního přenosu, kde reprodukce tento přenos přímo podmiňuje). Pro modelování dynamiky sexuálně přenosných nemocí je tak kritickým prvkem model dynamiky páření, který sám o sobě závisí na konkrétním pářícím systému a zahrnuje elementy jako rychlost potkávání se samců se samicemi, preferenční výběr partnera (včetně pohlavního výběru) či možnost opakovaného páření (se stejným či jiným partnerem) a s tím spojená případná časová prodleva mezi jednotlivými styky. Některé základní modely páření může zájemce najít zde nebo tady.

Další dvě vlastnosti, které byly zejména na základě matematického modelování dlouho považovány za typické pro sexuálně přenosné nemoci, jsou schopnost patogenu infikovaného hostitele plně sterilizovat (má-li patogen schopnost sterilizace svého hostitele) a adaptace patogenu tak, že se stane kryptickým (tedy na infikovaném hostiteli se infekce navenek nijak neprojeví). Protože ne vždy se tyto predikované vlastnosti shodují se skutečnými pozorováními, hledáme pomocí matematických modelů mechanismy, které vedou k evoluci neúplné virulence a krypticity.

Evoluce Allee efektů

Allee efekt nastává, klesá-li s klesající velikostí či hustotou populace zdatnost jedinců. S každým Allee efektem je tedy spojen určitý dědičný znak ovlivňující zdatnost a tedy podléhající přirozenému výběru. U Allee efektu, který vzniká díky klesající šanci nalézt si partnera při klesajících populačních hustotách, takovým znakem může být rychlost hledání partnera či doba, po kterou si může samice po pohlavním styku uchovat spermie.

Protože přítomnost Allee efektu snižuje zdatnost jedince, dalo by se očekávat, že se u těchto jedinců budou znaky vyvíjet tak, aby se zdatnost zvyšovala. Allee efekt by se tak měl zeslabovat nebo případně úplně vymizet. Může se zdát, že tomu tak je, neboť například adaptací pro snazší nalezení partnera pozorujeme mnoho, ať už jde o pohlavní či agregační feromony, ptačí zpěv, kvákání žab, schopnost se efektivně pohybovat, či schopnost proklamovat svou kvalitu skrze čestné signály. Na druhou stranu je Allee efekt, který vzniká díky klesající šanci nalézt si partnera při klesajících populačních hustotách, nejpozorovanějším typem Allee efektu. Musí tedy existovat nějaké evoluční tlaky, které „udržují Allee efekt při životě“.

Odpovědí zde mohou být časté kompromisy v životních strategiích, například pozorování, že rychlejší pohyb může vést ke snížení reprodukce či zvýšení mortality, jak ukazujeme v práci Berec et al. (2018a) a také v článku Berec et al. (2018b). Může ale také docházet k tomu, že znaky, které jsou výhodné při nízkých hustotách, nemusí být výhodné při hustotách vysokých. Při vysokých hustotách tak vlastně může docházet k zesílení Allee efektu, i když toto zesílení se navenek nijak moc neprojeví, neboť při vysokých hustotách jsou Allee efekty víceméně latentní. Projeví se však výrazně, dojde-li k relativně náhlému poklesu populační hustoty, například vlivem katastrofy či působení člověka. A zdá se, že tohle opravdu funguje, neboť velké množství pozorovaných silných Allee efektů nastává u populací redukovaných vlivem člověka, jak demonstrujeme v článku Gascoigne et al. (2009).