作者:埃米莉·斯托尔，德雷塞尔大学 德雷克塞尔的研究人员正在研究豌豆蚜虫，以了解温度和季节性是如何驱动进化的
学分:德雷塞尔大学/林耀彭 进化正在许多自然动物种群中实时展开，研究人员现在正在观察这如何影响该领域的生物多样性
在最近发表在《分子生态学》杂志上的一项研究中，德雷塞尔大学的一组科学家通过追踪保护性内共生体汉密尔顿氏体(Hamiltonella defensa)的普遍存在，研究了豌豆蚜虫的生物学变异。蚜虫是一种繁殖频率足以在我们眼前进化的昆虫，这种昆虫用来抵御寄生蜂
“我们知道某些生物在一个季节里有许多代，我们知道有时进化只需要几代人就能展开；蚜虫就是其中一种生物，”雅各布·阿解释说
拉塞尔，博士
D
，文理学院教授，该研究的资深作者
像许多昆虫一样，蚜虫在血液和内部组织中充当共生细菌(或内共生生物)的宿主
虽然它们的全部影响还不清楚，但这些细菌通常能提供一些抵御环境压力的防御，比如寄生虫和寄生物——杀死宿主的寄生虫
例如，本研究中的内共生体汉密尔顿菌防御豌豆蚜虫中的寄生物
但是这些细菌也是研究人员感兴趣的，因为它们是可遗传的——由雌性传给后代
拉塞尔说:“本质上，这些细菌像线粒体DNA一样遗传，正因为如此，它们可以作为豌豆蚜虫适应性武库的一部分，与这种以汁液为食的昆虫基因组中的成千上万个基因一起发挥作用。”
安德鲁·史密斯博士
D
前德雷克塞尔大学毕业生，现任罗代尔研究所首席科学家，领导了这项研究工作，使生物学家能够更仔细地观察形成哈密顿量普遍性的自然力
他们希望通过反复的野外采集和常规的分子筛选，他们能够实时揭示影响蚜虫的进化力量
拉塞尔说:“我们试图理解为什么这种内共生体会在这些人群中存在，为什么它从未消失，为什么它不会100%出现。”
“一个想法是，它一定有帮助蚜虫的时候，也有轻微伤害的时候
" 为了补充蚜虫的采集和内共生菌的筛选，研究小组研究了同一苜蓿田的一系列环境变量，包括蚜虫的流行，这是一种寄生蜂，被引入美国以控制豌豆蚜虫的种群，这种蚜虫曾经对包括苜蓿在内的作物构成威胁
黄蜂通过在蚜虫体内产卵来杀死蚜虫
有趣的是，哈密尔顿内共生菌阻止了年轻黄蜂的发育，但根据研究人员的说法，它们也是有代价的
拉塞尔说:“蚜虫为了维持种群，不得不向内共生生物支付‘租金’。”
“在实验室里，我们最初认为，由于这种‘租金’概念，有内共生菌的蚜虫会比没有内共生菌的蚜虫更糟糕
" 先前的实验室实验支持了这一概念，即在没有黄蜂的情况下，有汉密尔顿内共生菌的蚜虫比没有汉密尔顿内共生菌的蚜虫更糟糕
但是尽管有这样的预期，作者发现黄蜂的流行和内共生之间没有显著的关系
但是他们确实看到蚜虫种群随着时间的推移而进化——在一些情况下，内共生菌的流行率迅速转移
与这些变化最明显相关的是蚜虫周围环境的温度
他们的结果表明，“凉爽时，蚜虫体内含有这些内共生菌的‘租金’成本更高，”拉塞尔说，他认为“当天气温暖时，蚜虫体内含有这些内共生菌实际上非常有用
" 作者得出结论，内共生生物的动态，以及豌豆蚜虫的实时进化，可能是由一种被称为“平衡选择”的进化现象引起的，这种现象是由于在不同温度下容纳内共生生物的成本和收益的变化而发生的
这将使哈密尔顿拉成为一个天气好的朋友，天气暖和时有用，不暖和时有害
尽管这种季节性的机制仍未确定，但他们的结果表明，温度可能是诱发蚜虫中汉密尔顿内共生菌出现的一个主要因素
这一发现之所以可能，是因为该小组在野外进行了观察
“我们倾向于在这些相当一维的实验室环境中做实验，而且温度保持不变，”拉塞尔说，“所以这些实验室的发现可能不完全可以转移，”
这项工作提供了第一个研究季节性昆虫适应性的例子，这种适应性不是通过昆虫基因的变异，而是通过它们内共生体的变异来实现的
因此，它是第一批表明母系传播的微生物——在大多数昆虫物种中发现——对季节间环境变化的钟摆样性质做出反应的研究之一
从全球气候的长期趋势来看，在我们这个快速变暖的世界里，内共生生物也有可能控制昆虫物种未来的成功
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