ジェネラリストが駆動する微生物の分散と進化
Generalist species drive microbial dispersion and evolution
2017年10月27日 Nature Communications 8 : 1162 doi: 10.1038/s41467-017-01265-1
微生物は地球上のあらゆる生態系の根本を支えている。その生き残るための主要な戦略として、広範な環境に適応できる「ジェネラリスト」戦略をとる微生物がいる一方で、ある種の生息環境に特化した「スペシャリスト」戦略をとる微生物もいる。これまで、個々の生態系におけるジェネラリストとスペシャリストの生態学的な役割や性質については研究されていたものの、微生物の分布パターンや進化の過程を決定する一般原則は解明されていなかった。本研究では、微生物群集全体のDNA配列解析データのメタ解析により、61種類の環境に生息するジェネラリストとスペシャリストを網羅的に分類し、さまざまな微生物群の進化の歴史を再現した。その結果、ジェネラリストの系統はスペシャリストに比べて種分化率が19倍高く、子孫を繁栄させる上ではるかに有利であることが分かった。その一方で、進化の過程でジェネラリストがスペシャリストに変化する頻度は、その逆の変化の頻度より3倍高いことも明らかになった。これらの結果は、新種の誕生と分類学的多様性の維持においてジェネラリストが主要な役割を果たすという微生物進化モデルを支持するものである。
Corresponding Authors
Microbes form fundamental bases of every Earth ecosystem. As their key survival strategies, some microbes adapt to broad ranges of environments, while others specialize to certain habitats. While ecological roles and properties of such “generalists” and “specialists” had been examined in individual ecosystems, general principles that govern their distribution patterns and evolutionary processes have not been characterized. Here, we thoroughly identified microbial generalists and specialists across 61 environments via meta-analysis of community sequencing data sets and reconstructed their evolutionary histories across diverse microbial groups. This revealed that generalist lineages possess 19-fold higher speciation rates and significant persistence advantage over specialists. Yet, we also detected three-fold more frequent generalist-to-specialist transformations than the reverse transformations. These results support a model of microbial evolution in which generalists play key roles in introducing new species and maintaining taxonomic diversity.
