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Jul 07, 2023

수컷 꿀벌의 Nosema apis 감염과 번식력에 대한 결과

Scientific Reports 5권, 기사 번호: 10565(2015) 이 기사 인용 5743 액세스 30 인용 21 Altmetric Metrics 세부 정보 진사회성 꿀벌, 개미 및 말벌의 여왕은 아주 짧은 기간 동안에만 교미합니다.

Scientific Reports 5권, 기사 번호: 10565(2015) 이 기사 인용

5743 액세스

30 인용

21 알트메트릭

측정항목 세부정보

진사회성 꿀벌, 개미, 말벌의 여왕개미는 생애 초기의 매우 짧은 기간 동안에만 교미하므로 수컷은 다량의 고품질 정자로 구성된 사정을 생산합니다. 높은 번식력을 위한 그러한 극단적인 선택은 수컷이 면역 체계를 포함하여 체세포 생존에 최소한으로 투자하는 결과를 가져왔습니다. 그러나 감수성이 있는 수컷이 자신의 생식 조직을 감염으로부터 보호할 수 없는 경우 교배 중에 병원균을 옮기면 여왕의 건강이 손상됩니다. 꿀벌인 Apis mellifera를 이용하여 성병병원인 Nosema apis의 감염경과를 조사하였습니다. 우리는 꿀벌 수컷이 감염되기 쉽지만 생식 조직을 감염으로부터 보호한다고 예측했습니다. 우리는 N. apis 감염이 중장, 부선 및 부고환에 미치는 영향을 조사하고 감염이 남성 생존 및 번식력에 미치는 영향을 정량화했습니다. 우리는 N. apis가 수컷을 감염시킬 수 있고 감염이 진행됨에 따라 나이든 수컷의 생식력과 생존에 큰 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 수컷이 생식 조직의 N. apis 감염을 최소화할 수 있음을 확인했음에도 불구하고 기생충은 나이가 많은 수컷의 사정에 존재합니다. 결과적으로 N. apis는 사정을 성공적으로 감염시키고 성병에 감염될 수 있는 대체 경로를 진화시켰습니다.

진사회성 개미, 벌, 말벌의 교배 생물학은 정말 놀랍습니다. 생식 능력이 있는 암컷(여왕)은 일생 동안 정자를 획득하고 저장하는 아주 짧은 생애 초기에만 교미하기 때문입니다1,2,3. 여왕개미는 나중에 정자를 보충하지 않기 때문에 수백만 명의 일벌과 함께 군집을 유지하거나3,4,5,6 현장에서 수십 년 동안 살아남는 종의 정자 사용과 경제성은 흉내낼 수 없는 극단으로 치달았습니다4,7,8. 여왕에게 충분한 수의 정자를 제공하기 위해 사회성 곤충 수컷은 매우 높은 품질의 많은 수의 정자를 포함하는 사정을 진화했습니다3,9. 짝짓기 전에 그러한 사정액을 생산하고 유지하는 것은 진사회성 곤충 수컷에게 상당한 비용을 유발합니다5,10. 그러므로 그들은 생리학적 한계에서 작동하는 것으로 생각되며, 환경의 사소한 교란이나 변화조차도 생식력을 손상시킬 수 있습니다11. 또한, 번식 잠재력을 극대화하기 위해 이 수컷은 체세포 생존에 최소한으로만 투자하는 것으로 밝혀졌습니다5,10.

사회성 곤충 수컷의 면역력은 수정되지 않은 알에서 유래하고 반수체 동물이기 때문에 유전학의 영향을 받으며, 이는 기생충에 대한 감수성을 추가로 증가시키는 것으로 가정되었습니다12. 따라서 진사회성 곤충 수컷의 기생충 감염으로 인한 면역 문제를 연구하는 것은 특히 흥미롭습니다. 경험적 연구에 따르면 절단개미13, 나무개미14 또는 호박벌15 등 사회성 곤충 수컷의 면역 반응이 여성 일개미의 면역 반응보다 지속적으로 낮다는 것이 확인되었습니다. 기생에 대한 사회적 곤충 수컷의 취약성은 수컷의 감염 위험을 줄이는 다수의 생활사 적응을 가져온 것으로 생각됩니다. 예를 들어 수컷은 수명이 짧고 일꾼에게 전적으로 의존하며 다른 동물에게 도움을 주지 않습니다. 그들의 식민지. 그러나 사회성 곤충은 다양한 기생충을 보유하는 것으로 알려져 있으며, 기생충은 수컷을 포함한 다수의 관련 개체로 구성된 군집을 통해 쉽게 퍼집니다. 따라서 수컷에 대한 감수성은 군체의 감염 통제 기회를 감소시키고 군체의 적합성을 더욱 손상시킬 수 있습니다. 특히 그러한 감염이 수컷의 번식력, 기대 수명 또는 경쟁력을 감소시키는 경우 더욱 그렇습니다. 마지막으로, 남성의 감수성으로 인해 병원균이 신체 전체로 퍼지고 결국 생식 기관을 감염시킬 수도 있습니다. 그러한 경우, 성병 병원체는 세대 간 비용을 초래할 수 있습니다. 그러나 성병과 그 결과는 사회 곤충에서 자세히 연구되지 않았습니다. 여기서 우리는 사회성 곤충 수컷이 여왕벌의 생식 조직을 기생충 감염으로부터 보호함으로써 여왕벌에게 질병이 퍼질 위험을 최소화해야 한다는 가설을 세웠습니다.