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Scientific Reports volume 13、記事番号: 12674 (2023) この記事を引用

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海洋環境では、共生生物が宿主をどのように認識し、相互作用するかを定義する宿主選択は、多くの場合、嗅覚コミュニケーションによって媒介されます。 成体の共生生物は化学感覚の合図を検出して宿主を選択する可能性があるが、世代を超えて共生を維持するための重要なステップである共生幼虫の補充に関する情報は入手できない。 この研究では、ゼノポントニア ソロールエビの成体によるヒトデ宿主の嗅覚認識と幼生の補充を調査します。 私たちは、化学抽出、嗅覚計での行動実験、および質量分析分析を使用して、宿主選択に影響を与える情報化学物質を調べます。 エビの共生個体群と胚発生について説明した後、我々の研究結果は、伝統的にヒトデの化学的防御と考えられているアステロサポニンが種特異的であり、共生エビを誘引する役割を果たしていることを実証した。 成エビは元の宿主種であるCulcita novaeguineaeのみに誘引されるのに対し、幼生は異なる種のヒトデに誘引されることが判明した。 この研究は、共生生物の幼虫がリクルートのために宿主を見つけるために使用する嗅覚合図の最初の化学的同定を提供します。 これらの発見は、共生関係の仲介における化学コミュニケーションの重要性を強調しており、これは海洋生態系の生態動態を理解する上でより広範で重要な意味を持っています。

共生関係は、2 つの異なる種間の密接で長期にわたる関係として定義され、生物圏全体に遍在しています 1,2。 宿主の適応度に対する共生生物の影響は、共生の種類、共生生物の発育段階、または食糧不足や環境変化などの外部ストレス要因などの要因によって異なります3、4、5。 しかし、共生生物は常に共生関係から適応度の優位性を逸脱し、多くの場合強い宿主依存性をもたらします 1,6,7。 共進化は共生関係において頻繁に起こり、固有の生理学的、形態学的、および行動的な適応につながります6、7、8、9。 世代を超えて共生関係を維持する重要な要素の 1 つは、共生生物がその宿主と選択的に結合できるようにする特定の認識の確立です。

宿主の認識は、視覚信号、音響信号、化学信号などのさまざまな刺激によって駆動されるマルチモーダル通信を通じて実現されます11、12。 化学センシングは、海洋環境における最も一般的なコミュニケーション形式と考えられています13、14、15。 化学シグナルは、エコモンまたは情報化学物質と呼ばれる特定の代謝産物です13、14、15。 種間の関係では、エコモンはアロモン、カイロモン、シノモンの 3 つのカテゴリに区別されます。 これらの分子は、産生生物、受容生物、またはその両方にそれぞれ利益をもたらします16。 共生生物は常に共生の恩恵を受けているため、宿主の認識に関与する分子は、寄生または共生関係にあるカイロモンか、相互関係にあるシノモンのいずれかです13。

化学シグナル伝達は共生関係の確立に重要な役割を果たしていますが 14、15、17、18、19、これらのシグナルの正確な化学的性質は海洋生物ではほとんど未確認のままです。 現在、海洋環境ではこれまでに 4 つの異なる宿主認識情報化学物質のみが同定されています 13、20、21、22。 これらの構造的および機能的に多様な分子には、ナマコとハーレクイン クラブの関係に関与する両親媒性トリテルペン サポニン 13 や、イソギンチャク、つまりカクレクマノミの共生を可能にする同義語として機能する疎水性アンフィクエミン 20 が含まれます。 また、2 つの疎水性カイロモンが最近発見されました。ウニによって生成され、共生エビによって認識されるスピノクロム 22 と、ウミユリとピストルエビの間の認識を可能にするアントラキノンです。 これらの分子のカクテルは宿主に特有の化学的特徴であり、共生生物による正確な宿主選択を可能にします。 陸上環境で同定されているカイロモンの数は 23 であり、海洋環境では共生が広範に発生していることを考えると、他の多数の宿主認識カイロモンが発見を待っていることは確かです。