معلومة

1.4.6.18: الانتقاء الطبيعي - علم الأحياء

1.4.6.18: الانتقاء الطبيعي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • حدد الانتقاء الطبيعي

داروين والنسب مع التعديل

اشتهر تشارلز داروين باكتشافه الانتقاء الطبيعي. في منتصف القرن التاسع عشر ، تم تصور الآلية الفعلية للتطور ووصفها بشكل مستقل من قبل اثنين من علماء الطبيعة: تشارلز داروين وألفريد راسل والاس. الأهم من ذلك ، قضى كل عالم طبيعة وقتًا في استكشاف العالم الطبيعي في رحلات استكشافية إلى المناطق الاستوائية. من 1831 إلى 1836 ، سافر داروين حول العالم هـ. بيجل، بما في ذلك المحطات في أمريكا الجنوبية وأستراليا والطرف الجنوبي من إفريقيا. سافر والاس إلى البرازيل لجمع الحشرات في غابات الأمازون المطيرة من 1848 إلى 1852 وإلى أرخبيل الملايو من 1854 إلى 1862. وشملت رحلة داروين ، مثل رحلات والاس اللاحقة إلى أرخبيل الملايو ، محطات توقف في العديد من سلاسل الجزر ، وآخرها جزر غالاباغوس غرب الاكوادور. في هذه الجزر ، لاحظ داروين أنواعًا من الكائنات الحية في جزر مختلفة والتي كانت متشابهة بشكل واضح ، ومع ذلك كانت لها اختلافات واضحة. على سبيل المثال ، تتكون العصافير الأرضية التي تسكن جزر غالاباغوس من عدة أنواع ذات شكل منقار فريد (الشكل 1).

كان للأنواع الموجودة على الجزر سلسلة متدرجة من أحجام وأشكال المنقار مع اختلافات صغيرة جدًا بين الأنواع الأكثر تشابهًا. لاحظ أن هذه العصافير تشبه إلى حد بعيد نوعًا آخر من العصافير في البر الرئيسي لأمريكا الجنوبية. تخيل داروين أن الأنواع الجزرية قد تكون من الأنواع المعدلة من أحد الأنواع الأصلية في البر الرئيسي. بعد مزيد من الدراسة ، أدرك أن مناقير كل حسون تساعد الطيور في الحصول على نوع معين من الطعام. على سبيل المثال ، تحتوي العصافير التي تأكل البذور على مناقير أقوى وأكثر سمكًا لكسر البذور ، كما أن العصافير التي تأكل الحشرات لها مناقير تشبه الرمح لطعن فرائسها.

لاحظ كل من والاس وداروين أنماطًا متشابهة في الكائنات الحية الأخرى وطوروا بشكل مستقل نفس التفسير لكيفية ولماذا يمكن أن تحدث مثل هذه التغييرات. أطلق داروين على هذه الآلية الانتقاء الطبيعي. الانتقاء الطبيعي، والمعروف أيضًا باسم "البقاء للأصلح" ، هو التكاثر الأكثر إنتاجًا للأفراد ذوي الصفات المواتية التي تنجو من التغيير البيئي بسبب تلك السمات ؛ هذا يؤدي إلى التغيير التطوري.

على سبيل المثال ، لاحظ داروين أن مجموعة من السلاحف العملاقة الموجودة في أرخبيل غالاباغوس لها أعناق أطول من تلك التي تعيش في الجزر الأخرى ذات الأراضي المنخفضة الجافة. تم "اختيار" هذه السلاحف لأنها تستطيع الوصول إلى المزيد من الأوراق والحصول على طعام أكثر من تلك ذات الأعناق القصيرة. في أوقات الجفاف التي يتوفر فيها عدد أقل من الأوراق ، فإن تلك التي يمكن أن تصل إلى عدد أكبر من الأوراق لديها فرصة أفضل للأكل والبقاء على قيد الحياة من تلك التي لا تستطيع الوصول إلى مصدر الغذاء. وبالتالي ، من المرجح أن تكون السلاحف طويلة العنق ناجحة في التكاثر وتمرير سمة العنق الطويلة إلى نسلها. بمرور الوقت ، فقط السلاحف طويلة العنق ستكون موجودة في السكان.

جادل داروين بأن الانتقاء الطبيعي كان نتيجة حتمية لثلاثة مبادئ تعمل في الطبيعة. أولاً ، إن معظم خصائص الكائنات الحية موروثة ، أو تنتقل من الأب إلى الأبناء. على الرغم من عدم معرفة أحد ، بما في ذلك داروين ووالاس ، كيف حدث هذا في ذلك الوقت ، فقد كان فهمًا مشتركًا. ثانيًا ، يتم إنتاج نسل أكثر مما يستطيع البقاء على قيد الحياة ، لذا فإن موارد البقاء والتكاثر محدودة. القدرة على التكاثر في جميع الكائنات الحية تفوق توافر الموارد لدعم أعدادهم. وبالتالي ، هناك منافسة على هذه الموارد في كل جيل. جاء فهم كل من داروين ووالاس لهذا المبدأ من قراءة مقال بقلم الخبير الاقتصادي توماس مالتوس الذي ناقش هذا المبدأ فيما يتعلق بالسكان البشريين. ثالثًا ، يختلف النسل فيما بين بعضهم البعض فيما يتعلق بخصائصهم وتلك الاختلافات موروثة. استنتج داروين ووالاس أن النسل ذو الخصائص الموروثة التي تسمح لهم بالمنافسة بشكل أفضل على الموارد المحدودة سيبقون على قيد الحياة ويكون لديهم ذرية أكثر من أولئك الأفراد الذين لديهم اختلافات أقل قدرة على المنافسة. لأن الخصائص موروثة ، سيتم تمثيل هذه السمات بشكل أفضل في الجيل القادم. سيؤدي هذا إلى تغيير في السكان عبر الأجيال في عملية أطلق عليها داروين اسم النسب مع التعديل. في نهاية المطاف ، يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى تكيف أكبر للسكان مع بيئتهم المحلية ؛ إنها الآلية الوحيدة المعروفة للتطور التكيفي.

أوراق داروين والاس (الشكل 2) التي تقدم فكرة الانتقاء الطبيعي تمت قراءتها معًا في عام 1858 قبل جمعية لينيان في لندن. كتاب داروين العام التالي ، حول أصل الأنواع، تم نشره. أوجز كتابه بتفصيل كبير حججه من أجل التغييرات التدريجية والبقاء التكيفي عن طريق الانتقاء الطبيعي.

إن إثباتات التطور عن طريق الانتقاء الطبيعي تستغرق وقتًا طويلاً ويصعب الحصول عليها. تم عرض أحد أفضل الأمثلة في الطيور ذاتها التي ساعدت في إلهام نظرية داروين: عصافير غالاباغوس. درس بيتر وروزماري جرانت وزملاؤهما مجموعات عصفور غالاباغوس كل عام منذ عام 1976 وقدموا مظاهرات مهمة للانتقاء الطبيعي. وجدت المنح تغييرات من جيل إلى آخر في توزيع أشكال المنقار مع طائر الحسون الأرضي المتوسط ​​في جزيرة دافني ميجور في غالاباغوس. لقد ورثت الطيور تباينًا في شكل المنقار حيث يكون لبعض الطيور منقار عميقة واسعة بينما يكون لدى البعض الآخر منقار أرق. خلال فترة كان هطول الأمطار فيها أعلى من المعتاد بسبب ظاهرة النينيو ، تم تقليل عدد البذور الصلبة الكبيرة التي أكلتها الطيور كبيرة المنقار ؛ ومع ذلك ، كان هناك وفرة من البذور اللينة الصغيرة التي أكلتها الطيور صغيرة المنقار. لذلك ، كان البقاء والتكاثر أفضل بكثير في السنوات التالية للطيور ذات المنقار الصغير. في السنوات التي أعقبت ظاهرة النينيو ، قاس برنامج المنح أحجام المنقار في السكان ووجدوا أن متوسط ​​حجم الفاتورة كان أصغر. نظرًا لأن حجم الفاتورة هو سمة موروثة ، فإن الآباء الذين لديهم فواتير أصغر كان لديهم نسل أكثر وتطور حجم الفواتير ليصبح أصغر. مع تحسن الظروف في عام 1987 وأصبحت البذور الأكبر متوفرة بشكل أكبر ، توقف الاتجاه نحو متوسط ​​حجم الفاتورة الأصغر.


كيف يمكن أن تتطور اللغة؟

الانتماءات علم الأحياء العصبية الإدراكي ومعهد هيلمهولتز ، أقسام علم النفس وعلم الأحياء ، جامعة أوتريخت ، أوترخت ، هولندا ، قسم علم الحيوان وكلية سيدني ساسكس ، جامعة كامبريدج ، كامبريدج ، المملكة المتحدة

شعبة الانتماء للأنثروبولوجيا ، المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم اللسانيات والفلسفة ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم الانتساب للهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر والدماغ والعلوم المعرفية ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية


الانتقاء الطبيعي وتسلسلات BRCA1 في الثدييات: توضيح المواقع المهمة وظيفيًا ذات الصلة بقابلية الإصابة بسرطان الثدي لدى البشر

تظهر مقارنة تسلسل الجينات المتعامدة كنهج قوي لتوضيح المواقف المهمة وظيفيًا في جينات الأمراض البشرية. باستخدام مجموعة متنوعة من 132 تسلسل BRCA1 للثدييات (إكسون 11) ، قمنا بتقييم الأهمية الوظيفية لمواقع محددة في سياق معلومات الاختيار (التنقية أو الحيادية أو التنويع) بالإضافة إلى القدرة على استخراج هذه المعلومات من المحاذاة التي تتباين في الفهرس درجات تنوع الثدييات. لم تتمكن مجموعات البيانات الصغيرة من الأصناف ذات الصلة الوثيقة (الرئيسيات) أو الأصناف المشيمية المتباعدة من التمييز بين المواقع المحفوظة بسبب تنقية الاختيار من المواقع المحفوظة بسبب الصدفة (المعدل الإيجابي الكاذب = 65٪ -99٪). أدت زيادة عدد الأصناف المشيمية إلى 57 إلى انخفاض كبير في المعدل المحتمل للإيجابية الكاذبة (0٪ -1.5٪). باستخدام مجموعة البيانات الأكبر ، صنفنا خطر الإصابة بالسرطان لطفرات الخطأ البشري باستخدام طريقة جديدة تتضمن مستوى الاختيار الخاص بالموقع وشدة تغير الأحماض الأمينية التي تم تقييمها مقابل الأحماض الأمينية الموجودة في أصناف الثدييات الأخرى. بالإضافة إلى المواقع التي تخضع للاختيار الإيجابي في Marsupialia و Laurasiatheria و Euarchontoglires و الرئيسيات ، حددنا المواقع التي من المرجح أن تخضع لضغط اختيار متباين في سلالات مختلفة وستة أزواج من المواقع التي يحتمل أن تتفاعل. توضح نتائجنا ضرورة تضمين أعداد كبيرة من التسلسلات لتوضيح المواقع المهمة وظيفيًا للبروتين عند استخدام نهج تطوري مقارن.


2. علم الأحياء والبيئة القط البرغوث

العديد من المراجعات العامة لـ ج. فيليس تم نشر علم الأحياء منذ عام 1997 [3،4،5،6،7،8،9،10،11]. فهمنا فيما يتعلق بالتوزيع الجغرافي لـ ج. فيليس ويستمر مضيفوها البديلون في التوسع. ج. فيليس هي حقاً آفة عالمية وربما لن يؤثر الاحترار العالمي على توزيع براغيث القطط. المثابرة الخارجية المنخفضة لـ ج. فيليس، ومواقع التكاثر الداخلية ، ودورة الحياة المتخصصة للغاية ، والحاجة إلى ظروف درجة حرارة ورطوبة محددة من أجل التنمية ، كلها عوامل تشير إلى أن توزيع براغيث القطط سيظل كما هو [12]. ومع ذلك ، مع ارتفاع درجات الحرارة ، قد يزداد عدد الأجيال سنويًا والكثافة المحتملة لبراغيث القطط بشكل كبير.

تنتمي براغيث القطط إلى رتبة Siphonaptera وعائلة Pulicidae. ضمن عائلة Pulicidae ، الجنس Ctenocephalides قد خضع لبعض التنقيحات الرئيسية مع ظهور علم اللاهوت الجزيئي والمراجعات النقدية للصفات المورفولوجية الموجودة. تسمح الشخصيات الموجودة على aedeagus مثل الحمالة والفصوص والأنبوب الداخلي بتحديد معظم أنواع Ctenocephalides [13]. ومع ذلك ، فإن وجود اختلافات مورفولوجية في الأحرف المستخدمة في التفريق ج. فيليس و C. canis تتطلب أن يتم استخدام بيانات المضيف والتوزيع الجغرافي وانتشار الإصابة أيضًا في تحديدها [14 ، 15]. من منظور منهجي ، كانت هناك أربعة أنواع فرعية من براغيث القطط لمدة ستة عقود وهي: C. فيليس دامارينسيس, C. فيليس فيليس, C. felis orientis, و C. felis strongylus [16]. كانت متواليات النوكليوتيدات ITS1 و ITYS2 و 16SrDNA ثابتة في عدد من C. فيليس السكان التي تم جمعها في جميع أنحاء العالم والنتائج الإجمالية لا تدعم الأنواع الفرعية من C. فيليس [17]. تم تحديد العديد من الأقمار الصناعية الدقيقة التي يمكن أن تساعد في تحديد ما إذا كانت سلالات معينة من المضيف ج. فيليس موجودة ، ووجود سلالات فرعية ، ودراسات وبائية مفصلة عن ريكتسيا فيليس [18]. تسلسل الوحدات الفرعية السيتوكروم ج أوكسيديز cox1 و كوكس 2 تشير إلى أن ج. فيليس و ج. قوي هي paraphyletic و ج. أورينتس أحادي النمط [19]. ثلاث طبقات متميزة من ج. فيليس تم ايجادها. دراسات مماثلة مع الوحدات الفرعية cox1 و cox2 وكشف أن ج. فيليس من نيوزيلندا تنتمي إلى Clade 1 مثل تلك الموجودة في أستراليا وأوروبا [20]. لم يتم العثور على اختلاف غير محدد في علامة ITS1 لـ 52 ج. فيليس تم تحليل العينات من 17 موقعًا مختلفًا في جنوب وسط الولايات المتحدة ، مما يشير إلى وجود اختناق وراثي أو أنه تم إدخالها مؤخرًا [21]. سكان ج. فيليس و C. canis من إسبانيا وإيران وجنوب إفريقيا وأجريت تسلسل ITS1. تم فصل كلا النوعين بشكل واضح [22]. تم استخدام تقنية مطياف الكتلة لوقت الطيران بمساعدة المصفوفة بالليزر (MALDI-TOF MS) لتحديد أنواع الآفات الهامة من البراغيث. قدمت عينة جديدة واحدة تحديدًا لا لبس فيه للأنواع. قدمت العينات المحفوظة في الإيثانول نتائج متغيرة اعتمادًا على طول الوقت في الإيثانول [23].

أدت الجهود المنهجية الحديثة بما في ذلك التقنيات الجزيئية إلى رفع نوعين فرعيين إلى نوعين كاملين ، C. دامارينسيس و C. أورينتس [13,24]. ج. فيليس تم العثور عليها فقط في القطط والكلاب بينما ج. قوي تم العثور عليه فقط في حيوانات المزرعة الكبيرة في ليبيا [25]. فى جنوب افريقيا، ج. قوي تم جمعها من القط البري كاراكال كاراكال والكلاب الأليفة في المناطق الريفية [26]. ربما ج. قوي سترتقي أيضًا إلى حالة الأنواع في المستقبل.

للشجاعة C. فيليس فيليس سيشار إليه باسم C. فيليس.

2.1. التوزيع الجغرافي والمضيفون

تم إجراء العديد من المسوحات حول الطفيليات الخارجية للحيوانات المرافقة في جميع أنحاء العالم وتتم مراجعتها بإيجاز وفقًا للقارة والمنطقة والبلد. تشير مراجعة براغيث العوائل التي تنتمي إلى عائلة الكلبيات إلى ذلك C. فيليس هو أكثر أنواع البراغيث المستأنسة شيوعًا على مستوى العالم [27]. C. فيليس تم جمعها على الحيوانات البرية مثل الأبوسوم والثعلب والفئران والنمس والقنافذ ويتم تلخيص هذه البيانات في الجدول 1. بشكل عام ، تؤكد التقارير العديدة أن القطط غالبًا ما تكون موبوءة C. فيليس من انتشار الكلاب C. فيليس موسمي ، لكنه يظهر على مدار العام ويتم جمع إناث البراغيث أكثر من الذكور. C. canis أكثر انتشارًا على الكلاب في بعض البلدان مثل اليونان وإيران وتركيا.

الجدول 1

ملخص عن C. فيليس المضيفون من غير القطط والكلاب أ.

الأنواع (اسم عامية ، الاسم العلمي)المنطقة (المناطق) / البلدانتعليقاتالمراجع الرئيسية
القنفذ الأفريقي الأقزام Atelerix Albiventrisتنزانياثاني أكثر الطفيليات الخارجية انتشارًا[28]
الأبوسوم المشترك Didelphis masupialisغيانا الفرنسية [29]
الحمار المستأنسة ايكوس اسينوسإسرائيلفقر الدم الشديد[30]
الأغنام المستأنسة أوفيس أريسإسرائيل ، إيران ، إثيوبياالتهاب الجلد التحسسي الموسمي[31,32,33]
أرنب قطني شرقي Sylvilagus floridianusالولايات المتحدة الأمريكيةفي حديقة الحيوانات[34]
القنفذ الأوروبي إريناسوس europaeusألمانيا7.9٪ من القنافذ موبوءة[35]
جازيلا غزال الغزالإسرائيلفي حديقة الحيوان[36]
ماعز كابرا ايجاجروس هيركوسمصر ، إيران ، إثيوبيا [32,33,37]
قطة ذهبية كاتوبوما تيمينكيتايلاند [38]
ثعلب رمادي Urocyon cinereoargenteusالمكسيك [39]
أشيب الدب Ursus arctos horribilisالولايات المتحدة الأمريكيةفي حديقة الحيوان[34]
ابن عرس صغير موستيلا نيفاليسمصردراسة مصلية[37]
الذئاب الكريسوسيون العضديالبرازيلفي حديقة الحيوان[40]
مارجاي ليوباردوس wiediiبيروفي حديقة الحيوان[41]
مارش الغزلان Blastocercecus dichotomusالبرازيلفي حديقة الحيوان[42]
الجرذ النرويجي الجرذ النرويجيالصين ، مصر [37,43]
الراكون Procyon Lotorفيرجينيا الغربية ، فيرجينيا ، الولايات المتحدة [44,45]
ثعلب احمر الثعالبفيرجينيا ، ساوث كارولينا ، الولايات المتحدة [45,46]
فأر السقف راتوس راتوسمصر [37]
الثعلب R & # x000fcppel & # x02019s الثعالب rueppelliمصردراسة مصلية[37]
قوطي أمريكا الجنوبية ناسوا ناسواالبرازيلالغابات الحضرية[47]
الظربان المخطط التهاب الكليةكونيتيكت ، الولايات المتحدة [48]
فيريجينيا أبوسوم ديدلفيس فيرجينياناالولايات المتحدة الأمريكية [34,45,46,49]
جاموس الماء بوبالوس بولاليسالهند [50]

أبلغ ليناردي وسانتوس [14] عن 41 نوعًا من الثدييات ونوع واحد من الطيور في البرازيل.

في نيجيريا ، تم فحص 200 قطة منها 13٪ C. فيليس [51]. في هواسا ، إثيوبيا ، كان هناك ارتفاع في نسبة الإصابة بالطفيليات الخارجية على القطط والكلاب بنسبة 67٪ من القطط و 82.9٪ من الكلاب المصابة. C. فيليس [52]. C. فيليس ليس شائعًا في جنوب إفريقيا ، ولكنه مأخوذ من كلب في جوهانسبرج [26].

في دراسة استقصائية أجريت على 214 كلبًا ، كان 110 (51.4٪) إيجابيين مصلًا لمضاد البراغيث IgE في اليابان مما يشير إلى إصابة الكلاب في وقت واحد. كان يُعتقد أن الكلاب في المناطق الشمالية من اليابان خالية من البراغيث كانت أيضًا إيجابية المصل [53]. أشارت دراسة استقصائية أجريت على 324 كلبًا ضالًا في الهند إلى إصابة 24٪ منها C. فيليس تتألف من 10.4٪ [54]. في تايلاند فقط C. فيليس تم العثور عليها على القطط بينما C. أورينتس تم العثور عليه على الكلاب [55]. قطط مشردة (ن = 200) في تايبيه و 82٪ أصيبوا به C. فيليس [56]. أسفرت دراسة استقصائية شملت 83 كلباً من ثلاث مناطق في إيران عن 407 براغيث منها 67.5٪ C. فيليس [57]. في دراسة أخرى ، على طول الحدود العراقية الإيرانية ، تم مسح 802 كلبًا و 50 قططًا ، منها 2.4٪ من الكلاب و 65٪ من القطط مصابة بالعدوى. C. فيليس [58]. أصيب كلبان فقط من بين 126 كلبًا في جنوب غرب إيران C. فيليس [59]. من البراغيث التي تم جمعها من 70 كلبًا ضالًا في شمال ووسط إيران ، كان 19.9٪ منهم C. فيليس [60]. في دراسة أجريت في إسرائيل تم فحص 340 قطة ضالة منها 54.7٪ مصابة C. فيليس. تم انتشال البراغيث كل شهر مع أعلى أعداد في الخريف [61].

في أستراليا ، تم جمع 98.8٪ من البراغيث التي تم جمعها والتي يبلغ عددها 2500 C. فيليس ونمط فردى واحد من cox2 تم العثور على تسلسل الجينات [62]. في بورنيو ، تم فحص 195 كلبًا وتم جمع 1965 براغيث منها 25.4٪ C. فيليس، الكائن المتبقي C. أورينتس [63]. C. فيليس تم جمعها من كل من القطط والكلاب في غوام [64].

تم إجراء العديد من الاستطلاعات الأخيرة في جميع أنحاء أوروبا. وجدت دراسة استقصائية للطفيليات الخارجية والطفيليات الداخلية لـ 1519 قططًا من سبع دول في أوروبا أن 15.5 ٪ من القطط التي تم إحضارها إلى العيادات البيطرية كانت مصابة بالبراغيث. 93.5٪ من القطط التي تعاني من فقر الدم كانت مصابة بشدة بالبراغيث [65]. في جنوب بولندا ، تم جمع 225 حشرة طفيلية فقط من الحيوانات الأليفة C. فيليس [66]. عندما تم مسح الكلاب والقطط في جمهورية التشيك ، كان 60 ٪ منهم C. فيليس، تنتمي إلى العالمية cox1 النمط الفرداني. تم العثور على نمط فرداني جديد في كل من جمهورية التشيك ورومانيا [67]. وجدت دراسة استقصائية شملت 1342 كلبًا و 1378 قططًا قدمت إلى 22 عيادة مختلفة في صربيا أن 79.2 ٪ من البراغيث كانت C. فيليس حيث تم العثور على معظم القطط في الفترة من يوليو إلى سبتمبر [68]. وفي المجر ، تم فحص 2267 كلبا ، أصيب 115 منها C. فيليس و 23 من 100 قطة تم فحصها كانت مصابة C. فيليس. كانت البراغيث أكثر انتشارًا من الحيوانات الريفية مقارنة بالحيوانات الحضرية [69]. في غرب المجر ، كان 71 ٪ من 82 قطط التي تم فحصها C. فيليس [70]. في تركيا ، تم فحص 48 كلبًا وأصيب 43.8٪ بالبراغيث. C. فيليس وجد في 4.2٪ من الكلاب بمتوسط ​​5 براغيث لكل كلب. لم تكن هناك أنماط موسمية [71]. في تيرانا ، ألبانيا ، تم فحص 128 كلبًا و 26 قطة بحثًا عن طفيليات خارجية منها 5٪ من الكلاب و 100٪ من القطط مصابة بها. C. فيليس. تم العثور على البراغيث على مدار السنة [72]. في دراسة أخرى ، من تيرانا ، تم فحص 131 قطة منزلية بحثًا عن طفيليات خارجية مع إصابة 52٪ بها C. فيليس. C. فيليس تم جمعها على مدار السنة بنسبة 48.8٪ مأخوذة في الخريف من سبتمبر إلى نوفمبر [73]. قامت أربع عيادات في ألبانيا بفحص 602 كلبًا مملوكًا للعملاء ووجدت أن 3.0 ٪ مصابون بها C. فيليس [74]. وجدت دراسة استقصائية في ألمانيا أن 5.1٪ من الكلاب و 14.3٪ من القطط مصابة بالبراغيث. تم جمع 81.1٪ من البراغيث C. فيليس ولم تكن هناك فروق في معدلات الإصابة في المناطق الحضرية مقابل الريفية [75]. وجد مسح آخر في ألمانيا أن 71.1٪ من الكلاب و 83.5٪ من القطط مصابة C. فيليس. قد يكون الانتشار المتزايد على مدى العقود الماضية بسبب السكن المتحكم في درجة الحرارة [35]. في فرنسا ، تم فحص 392 كلبًا مصابًا بالبراغيث وتم فحص 86.6٪ من البراغيث C. فيليس. C. فيليس تم العثور عليها في جميع أنحاء فرنسا في الداخل والخارج. تم جمع البراغيث من الكلاب التي تعيش على ارتفاعات & # x0003e400 م فقط 11.2٪ كانت C. فيليس مقارنة مع 32.5٪ C. canis [76].

تم مسح 31 عيادة في المملكة المتحدة وتم فحص إجمالي 2653 كلبًا و 1508 قططًا منها 21.1٪ من القطط و 6.8٪ من الكلاب مصابة. C. فيليس كان البراغيث الأكثر شيوعًا بنسبة 98.9٪ عند القطط و 93.2٪ عند الكلاب [77]. من أصل 138 براغيثًا تم جمعها في المملكة المتحدة في الخريف والشتاء ، كان 96٪ منها C. فيليس. استمرت إناث براغيث القطط البالغة في نضوج البويضات طوال فصلي الخريف والشتاء [78].

في صربيا ، تم إحضار 1484 كلباً إلى العيادات من عدة مدن 26.3٪ مصابة بالبراغيث ، 71.9٪ منها كانت مصابة C. فيليس. كانت أعلى معدلات الإصابة من يونيو إلى أكتوبر [79]. في اليونان ، تم جمع 13.7٪ من البراغيث من الكلاب C. فيليس، الكائن المتبقي C. canis [80]. وجدت دراسة استقصائية في جنوب إيطاليا C. فيليس على 16.3٪ من 1376 كلبًا تم فحصها [81]. تم الكشف عن البراغيث على مدار العام مع انتشار أكبر بين يونيو وأكتوبر. في دراسة أخرى في إيطاليا ، تم جمع 80.3٪ من البراغيث من 73 كلبًا و 44 قطة C. فيليس [82]. من بين 3032 براغيث تم جمعها من 1084 كلبًا من 42 موقعًا في إسبانيا ، كان 81.7 ٪ منها C. فيليس. C. فيليس كانت أكثر وفرة في أوائل الصيف وأواخر الخريف [83]. في دراسة استقصائية أخرى من إسبانيا ، جمعت 77 عيادة بيطرية 1938 براغيثًا من 217 قطة منها 98.4٪ كانت C. فيليس. كانت هناك معدلات إصابة أقل في أشهر الصيف الدافئة وارتبطت وفرة البراغيث بشكل إيجابي مع هطول الأمطار [84]. في اليونان تم فحص 341 قطة ضالة و 24.3٪ مصابة بها C. فيليس. القطط ذات الشعر الطويل (& # x0003e4 سم طويلة) لديها عدد أكبر بكثير من الطفيليات الخارجية من القطط ذات الشعر القصير مع 42.3 ٪ من الطفيليات الخارجية. C. فيليس [85]. من بين 242 كلبًا ضالًا تم فحصهم ، 46.2٪ أصيبوا بأي منهما C. فيليس أو C. canis في اليونان [86].

في أمريكا الشمالية ، وجدت دراسة استقصائية أجريت على 200 قطة ضالة من شمال وسط فلوريدا أن 92.5٪ منها مصابة C. فيليس. كانت أعلى تعداد للبراغيث في شهري يونيو ويوليو (16.6 & # x0201318.3 براغيث لكل قطة) والأدنى من أغسطس إلى سبتمبر (7.7 إلى 8.4 براغيث لكل قطة) [87]. C. فيليس تم الإبلاغ عن الكلاب في ساوث كارولينا [46]. في جورجيا ، تم جمع 2518 براغيث من الكلاب منها 61٪ C. فيليس. تم جمع ثلاث إناث براغيث لكل ذكر. تم جمع الغالبية العظمى من البراغيث من أغسطس حتى أكتوبر [88]. من بين 673 قططًا حرة التجوال تم فحصها في وسط الولايات المتحدة ، كان لدى 71.6٪ براغيث منها 97.2٪ C. فيليس [89]. C. فيليس هو برغوث شائع وواسع الانتشار للحيوانات الأليفة في فرجينيا الغربية وفيرجينيا. تم العثور على البراغيث في كل شهر حيث كانت أعلى مستوياتها في يونيو وسبتمبر وأكتوبر وأبريل هي الأدنى [44،45]. في المكسيك ، حوالي 30٪ من الكلاب (1803) والقطط (517) التي تم فحصها كانت مصابة بالبراغيث. من مجموع 4215 براغيث تم جمعها ، كان 81.1٪ منها C. فيليس. لم تكن هناك اختلافات موسمية في انتشار البراغيث [45]. وبالمثل ، من بين 358 قطط المشمولة في دراسة أخرى ، كانت 53٪ مصابة بالبراغيث. من بين 2985 براغيث تم جمعها ، كان 89٪ منها C. فيليس [90]. في Aguasclientes ، المكسيك ، تم فحص 863 كلبًا وتم فحص 38 ٪ من 629 براغيث التي تم جمعها C. فيليس مع انتشار أعلى في فصلي الربيع والصيف [91]. في جزيرة سانت كيتس ، أصيب 26٪ من 100 قط طائش C. فيليس [92]. كانت البراغيث أكثر الطفيليات الخارجية شيوعًا في المنازل في كوستاريكا حيث أصيب 83٪ من الكلاب بها C. فيليس [93].

في أمريكا الجنوبية ، أجريت أكثر الدراسات الاستقصائية شمولاً في البرازيل. تم مسح ثمانية وثمانين كلبًا منزليًا تعيش في الهواء الطلق شهريًا لمدة عام واحد فقط C. فيليس تم الجمع. لم يكن هناك ارتباط معنوي بين درجة الحرارة ودليل الإصابة ، كما كان هناك ارتباط سلبي بين مؤشر الإصابة وسقوط الأمطار [94]. باز وآخرون. [94] خلص إلى أن الاختلافات الموسمية في C. فيليس على الأرجح بسبب الظروف المناخية في مناطق معينة من البرازيل. في دراسة مماثلة ، تم مسح كلاب مزرعة في البرازيل لمدة عام واحد وتم جمع نوعين من البراغيث ، C. فيليس و P. مهيجات. كان عدد براغيث القطط أكبر بكثير في الكلاب ذات الشعر الطويل مقارنة بالكلاب قصيرة الشعر [95]. من بين 292 قطط خضعت لبرنامج التعقيم / الخصي ، أصيب 60٪ منها C. فيليس [96]. في المناطق الريفية شمال شرق البرازيل ، أصيب 18 كلبًا من أصل 29 C. فيليس [97]. في منطقتين ريفيتين في البرازيل ، تم فحص 328 كلبًا C. فيليس تم العثور على 43.9 إلى 87.3٪ من الكلاب حسب المكان والموسم من العام [98]. في شمال شرق البرازيل ، تم فحص 300 كلب في المناطق الحضرية و 322 من الكلاب الريفية وأصيب 23.2٪ منها C. فيليس. كانت كلاب الريف موبوءة أكثر من الكلاب الحضرية [99]. في البرازيل، C. فيليس كانت أكثر أنواع البراغيث شيوعًا على الكلاب [100].

في بلدان أمريكا الجنوبية الأخرى ، تم مسح 107 كلابًا من واجهة الحياة البرية المحلية في وسط تشيلي وتم جمع البراغيث التالية: C. فيليس (74.3%), C. canis (58.4%), بوليكس ص. (11.8٪) [101]. تشير الدراسات التي أجريت في وسط تشيلي إلى أن الثعالب البرية (سودالوبكس جريسوس) وجريسنس الصغرى (Galictus cuja) يمكن أن تشارك البراغيث والأمراض المحتملة مع الكلاب الأليفة. تم فحص خمسين كلبًا في سانتياغو ، وكونسبسي & # x000f3n ، وأوسورنو ، تشيلي ، ومن بين 1000 براغيث تم جمعها في كل مدينة C. فيليس تمثل 80.5 و 38.4 و 6.6 ٪ على التوالي. أوسورنو أكثر ريفية من مدينة سانتياغو الحضرية وهذا قد يفسر الاختلافات في تكوين الأنواع [102]. في كولومبيا ، تم مسح 140 كلبًا و 30 قططًا وتم جمع 3448 براغيثًا تم جمع 93.3 ٪ منها C. فيليس [103]. C. فيليس تم الإبلاغ عن القطط والكلاب من غيانا الفرنسية [29].

C. فيليس هو مغذي انتهازي وقد تم جمعه على مجموعة واسعة من العوائل الوحشية. يتم توفير قائمة بالمضيفين الآخرين في الجدول 1.

2.2. علم الأحياء وتاريخ الحياة

الكبار C. فيليس عرض إيقاعًا يوميًا مع أقصى نشاط يحدث حوالي 9 ساعات في طور الضوء [104]. التزاوج لم يحدث أبدا خارج المضيف. يجب أن تتغذى البراغيث بشكل مستمر حتى يحدث التزاوج والتلقيح الأقصى. كانت نسبة نقل الحيوانات المنوية وتلقيح الإناث من قبل الذكور التي تتغذى على الدم من الأغشية 84 و 45٪ على التوالي. نظائر هرمون الأحداث (JHs) ، الميثوبرين والبيربروكسيفين ، قد تنظم بشكل غير مباشر نجاح التزاوج عن طريق تحفيز نقل الحيوانات المنوية [105]. الذكور الذين يتغذون بالمحلول الملحي أو الوجبات الخالية من البروتين لا تلقيح الإناث [106]. كان التعرض للبراغيث لدرجة حرارة الجسم المضيف & # x02019s وكمية التغذية عاملين أثرت في التلقيح [107]. سلوك التزاوج C. فيليس تم وصفه بالتفصيل [108،109]. حاول الذكور فقط إطعامهم التزاوج مع إناث غير مغذيات أو تتغذى. حدثت غالبية التزاوج عند 38 & # x000b0C وهي درجات حرارة الجسم للقطط والكلاب. ومن المثير للاهتمام أن الكلوروفورم: مستخلص الميثانول من الإناث البكر يبدو أنه يحتوي على فرمون الجنس. أنثى C. فيليس تزاوج مع العديد من الذكور [109].

تم احتراق حوالي 25٪ من البراغيث التي تم جمعها من قشور القطط في غضون 5 دقائق وتغذت جميعها تقريبًا في غضون ساعة واحدة. كان متوسط ​​مدة التغذية 25 و 10 دقيقة للإناث والذكور على التوالي [110]. أنتجت إناث البراغيث قطرات برازية جافة بشكل ملحوظ أكثر من الذكور. ومع ذلك ، فإن ذكور وإناث البراغيث البالغة أنتجت كميات مماثلة من البروتين في قطيراتها البرازية [111].

تم جمع عدد أكبر من البراغيث على رأس وعنق القطط مقارنة بالجسم البطني. تم جمع أقل عدد من البراغيث على الساقين والذيل [56]. بمجرد أن تثبت البراغيث نفسها على مضيف (48 ساعة) ، كانت الحركة إلى مضيف غير مصاب منخفضة (3.7٪) [112]. حوالي 33٪ من البراغيث الأصلية لم تُحسب بعد 72 ساعة. تمت إزالة أعداد أكبر من البراغيث عن طريق العناية بالقطط المسببة للحساسية من البراغيث مقارنة بالقطط العادية. أنتجت إناث البراغيث عددًا أقل من البيض على القطط المصابة بالتهاب الجلد التحسسي للبراغيث (FAD) مقارنةً بالبراغيث على القطط العادية على الرغم من أن التغذية كانت هي نفسها. قد يكون بعض العوامل غير المعروفة قد قللت من عدد البيض المنتج على القطط FAD [113]. تفاوتت فعالية العناية بالقطط لإزالة براغيث القطط من 4.1 إلى 17.6٪ من عبء البراغيث اليومي. متوسط ​​طول عمر البراغيث على العائل كان 7.8 يوم والإناث تضع 38.4 بيضة في اليوم [114]. بمجرد وصول البراغيث إلى المضيف ، يبدو أن الاستمالة المضيفة عامل وفاة مهم.

تم تطوير اختبار PCR متعدد الإرسال يمكنه تحديد وجبات الدم من البراغيث من البشر والقطط والدجاج والجرذان. كان البشر والقطط مصادر الدم الرئيسية ج. قوي [115]. كان التقدم الآخر باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي هو القدرة على اكتشاف الحمض النووي للإنسان والجرذان والماعز في C. فيليس تغذية صناعية تصل إلى 72 ساعة بعد الرضاعة [116]. تم تطوير تقنية جديدة أخرى من تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وهي حساسة ومحددة للدم الذي تبتلعه براغيث القطط [117]. زيادة التعبير الجيني أثناء تغذية الدم في C. فيليس تم فحصه وكشف عن تنشيط عدد من الجينات أثناء التغذية. قد تكون البروتينات من هذه الجينات مهمة في هضم الدم والأنشطة الخلوية والحماية أثناء التغذية. قد يفتح هذا آفاقًا جديدة للسيطرة [118]. المكونات اللعابية ، سيالومي ، من C. فيليس يتضمن العديد من عديد الببتيدات الصغيرة ذات الوظيفة غير المعروفة. أجزاء من سيالوم C. فيليس تشبه تلك الخاصة بـ X. cheopis [119].

تم التحقيق في جوانب سلوك القفز ، مما يشير إلى أن كليهما C. canis و C. فيليس تتكيف بشكل كبير لتأمين المضيفات المتحركة الكبيرة. C. فيليس لديه سرعة قفز أسرع (متوسط ​​3.6 م / ث) من X. cheopis (متوسط ​​1.4 م / ث) [120]. متوسط ​​ارتفاع القفزات ل C. canis كان 15.5 سم و 13.2 سم ل C. فيليس، أعلى قفزة 25 و 17 سم ل C. canis و فيليس، على التوالى. متوسط ​​طول القفزات ل C. canis و فيليس كان 30.4 و 19.9 سم على التوالي [121].

عندما تم الاحتفاظ بالقطط المصابة بالبراغيث في غرفة مغطاة بالسجاد ، تراكم بيض البراغيث واليرقات حول الحيوانات الأليفة & # x02019s أماكن التغذية والراحة [122]. ليناردي وآخرون. [123] ذكرت أن الدم المأخوذ من 9 ثدييات وطيور مختلفة كان تغذية غير كافية مع 33٪ فقط من اليرقات التي تشرق. تعتمد الأعمار المبكرة على المكونات الغذائية الأساسية ، وبالتالي تقضي المزيد من الوقت في تلك البقع الغذائية. قضت اليرقات معظم الوقت في بقع بها دم براز بالغ وبيض براغيث [124]. كان دم الأبقار المجفف بالرش حمية مخبرية مرضية ليرقات براغيث القطط [125]. فقط 13.3٪ من اليرقات تطورت عند البالغين عند إطعامهم براز البراغيث مقارنة بـ 90٪ عند إطعامهم براز البراغيث وبيض البراغيث غير القابل للحياة. ومع ذلك ، لم تتطور اليرقات على بيض البراغيث وحده [126]. جميع ال C. فيليس تطورت اليرقات التي تتغذى على البراز البالغ وبيض براغيث القطط المجمدة إلى بالغين بينما تطورت 6.6٪ فقط التي تتغذى على الدم البرازي إلى البالغين. استهلكت اليرقات & # x0003e20 بيض البراغيث في التطور إلى البالغين. قد يكون هذا بمثابة عامل تنظيم السكان [127]. هناك علاقة إيجابية مباشرة بين استهلاك الخميرة وتكوين الشرنقة [128]. فقط الطور الثالث أكل البيض بينما أكلت جميع الأطوار الخميرة. استهلكت العذارى العارية من قبل يرقات الطور الثالث بينما كانت العذارى داخل الشرانق محمية من الافتراس. توفر الركائز مثل السجاد حماية اليرقات من أكل لحوم البشر وتزيد من فرص نموها في البالغين. بالإضافة إلى العناصر الغذائية المحددة ، فإن الرطوبة النسبية في البيئة أمر بالغ الأهمية للتنمية. تمتص اليرقات الماء بفاعلية عندما يكون RH & # x0003e 53٪. تمتص النباتات قبل الشرانق الماء بشكل نشط عندما تكون نسبة الرطوبة النسبية بين 75 و 93٪. لا تأخذ الشرانق والبالغون الماء من الغلاف الجوي بنشاط [129].

نجت اليرقات في الهواء الطلق في شمال وسط فلوريدا على مدار السنة. من سبتمبر إلى نوفمبر كان البقاء على قيد الحياة بنسبة 84.6 ٪. في شهري يونيو ويوليو ، تطور البيض إلى البالغين في 20 & # x0201324 يومًا بينما في الشتاء استغرق الأمر 36 & # x0201350 يومًا. نجت المراحل غير الناضجة من الصقيع في الموائل الدقيقة المحمية [130]. تتطور العذارى الذكور والعذارى أبطأ بنحو 20٪ من الإناث [130،131]. عند 15.5 & # x000b0C ، يظهر بعض البالغين في وقت متأخر يصل إلى 155 يومًا بعد ترسب البويضة [131] ، مما يدل بوضوح على أهمية مرحلة العذراء وظهور البالغين في البقاء على قيد الحياة في الظروف المعاكسة.

على مر السنين ، كان من الاهتمام العام لممارسي المكافحة المتكاملة للآفات تطوير نماذج قد تتنبأ ببداية مواسم البراغيث. تم تطوير نموذج للأرصاد الجوية لتوفير مؤشر للنشاط الأسبوعي ومؤشر للنشاط التراكمي على مدى 12 أسبوعًا. تم أخذ النشاط الخارجي للبراغيث في الاعتبار عند تطوير النموذج [132]. أدى الاحتفاظ بكلب بالداخل أو للماشية إلى زيادة انتشار براغيث القطط التي تم التقاطها على بطاقات لاصقة على أرضيات المنازل في مقاطعة يونان بالصين ، وبالتالي أثر على نموذجها [133].

C. فيليس من المعروف أن لديها العديد من المتعايشين الجوانيين ، لكن دورهم لا يزال غير معروف إلى حد كبير. في استراليا، C. فيليس كان لديها تنوع بكتيري أقل من تلك التي يمتلكها المواطن الأصلي Echidnophaga أنواع البراغيث [67]. كلا النوعين سيطر عليهما التعايش الداخلي Wolbachia. Wolbachia تختلف بين أنواع مختلفة من البراغيث والآثار العملية غير معروفة [134]. جريجارين معوي ، Steinima ctenocephali، لا تؤثر على معدلات ظهور البراغيث أو البقاء على قيد الحياة. تطورت يرقات البراغيث مع الغريغارين بشكل أسرع من تلك التي لا تحتوي عليها [135]. A tryponsomatid Leptomonas ctenocephali تم العثور عليها في الجهاز الهضمي لبراغيث القطط البالغة ، ولكن لم يتم بعد تحديد قدرتها على أن تكون مسببة للأمراض للبراغيث أو العوائل [136].


التواقيع الجينومية للتكيف المتقارب مع بيئات جبال الألب في ثلاثة أنواع من الكرنب

لقد نوقش منذ فترة طويلة إلى أي مدى تطور الأنواع ذات الصلة آليات وراثية مماثلة للتكيف مع بيئات مماثلة. معظم الدراسات التي توثق مثل هذا التقارب إما استخدمت سلالات مختلفة داخل الأنواع أو قامت بمسح جزء محدود فقط من الجينوم. هنا ، قمنا بالتحقيق فيما إذا كانت مجموعات متشابهة أو مختلفة من الجينات المتعامدة متورطة في التكيف الجيني للمجموعات الطبيعية لثلاثة أنواع من النباتات ذات الصلة مع التدرجات البيئية المماثلة في جبال الألب. استخدمنا التسلسل السكاني المجمّع للجينوم الكامل لدراسة تباين SNP على مستوى الجينوم في 18 مجموعة طبيعية من ثلاثة براسيكا (Arabis alpina و Arabidopsis halleri و Cardamine resedifolia) من جبال الألب السويسرية. قمنا أولاً بتجميع مسودة الجينوم المرجعي للأنواع الثلاثة. ثم أجرينا التحليلات الجينومية للسكان والمناظر الطبيعية باستخدام

3 ملايين تعدد الأشكال لكل نوع للبحث عن التوقيعات الجينية المشتركة للاختيار والتكيف استجابةً للتدرجات البيئية المماثلة التي تعمل على هذه الأنواع. تم العثور على الجينات التي تحمل توقيعًا للتكيف المتقارب بأعداد أعلى بكثير مما كان متوقعًا عن طريق الصدفة. أظهر زوج الأنواع الأكثر ارتباطًا أعلى تمثيل نسبي لتوقيعات التكيف المشتركة. علاوة على ذلك ، تم إثراء الجينات المحددة للتكيف المتقارب للطفرات غير المجهولة ، مما يشير إلى الأهمية الوظيفية لهذه الجينات ، على الرغم من أن العديد من الجينات المرشحة المحددة لها وظائف غير معروفة حتى الآن أو موصوفة بشكل سيئ بناءً على المقارنة مع Arabidopsis thaliana. نستنتج أن التكيف مع بيئات جبال الألب غير المتجانسة في الأنواع ذات الصلة مدفوع جزئيًا بالتطور المتقارب ، لكن معظم التوقيعات الجينومية للتكيف تظل خاصة بالأنواع.

الكلمات الدالة: مسح الجينوم جمعية البيئة الكرنبية للتكيف البيئي في جبال الألب.

© 2020 John Wiley & Sons Ltd.

الأرقام

نظام الدراسة. (أ) أنواع الدراسة الثلاثة من عائلة الكرنب. من اليسار…

التواقيع المشتركة للتكيف في ...

التواقيع المشتركة للتكيف في جينات بايسكان الخارجية. الموضح هو عدد ...

التوقيعات المشتركة للتكيف في ...

التواقيع المشتركة للتكيف في الجينات المرتبطة بالعوامل البيئية. لكل بيئة ...


3 طرق

3.1 الفئران

تم تربية جميع الفئران المستخدمة في التجارب في المصادر الحيوية الأسترالية (موس فالي ، نيو ساوث ويلز ، أستراليا) وعُقدت في معهد غارفان للأبحاث الطبية في بيئات محددة خالية من مسببات الأمراض. وافقت لجنة أخلاقيات الحيوان في غارفان على جميع بروتوكولات وإجراءات الفئران.

تم شراء الفئران C57BL / 6 (WT) من BioResources الأسترالية. لتوليد لربا - / - الفئران ، الحمض النووي الريبي أحادي الدليل مع التسلسل 5′-TTAACTGAGTTGCGGTCACA TGG -3 ′ (مسطر PAM) تم حقنه بشكل دقيق مع Cas9 mRNA في C57BL / 6 ملقحات. كانت أربعة من الفئران المؤسسة الناتجة متماثلة اللواقح لحذف 8 نقاط أساس مما أدى إلى القضاء على Chr3: 86445392-86445399 (بناء GRCm38) في exon 37 من أليل LRBA.

HyHEL10- معدل وراثيًا (SWهيل) تم وصف الفئران مسبقًا. 45 تحمل هذه الفئران نسخة واحدة V.ح10 exon ترميز المنطقة المتغير ثقيل السلسلة المضاد لـ HEL يستهدف أليل IgH الداخلي بالإضافة إلى نسخ متعددة من Vح10-κ anti-HEL-light-chain transgene. جنوب غربهيل تم الحفاظ على الفئران على CD45.1 متجانسة (Ptprc أ / أ ) خلفية C57BL6. للتجارب حيث SWهيل تم نقل الخلايا إلى الفئران التي تعاني من نقص LRBA ، SWهيل تم عبور الفئران معها راج 1-ضربة قاضية الفئران 46 لمنع الذاتية ايغ أو إيغك إعادة ترتيب الجينات ، بحيث تعبر جميع الخلايا البائية النامية عن HyHEL10. هذا يضمن أن لا lrba تم نقل + / + الخلايا التائية إلى الفئران التي تعاني من نقص LRBA لهذه التجارب.

بالإضافة إلى ذلك ، SWهيل تم عبور الفئران معها lrba −/− الفئران لتوليد الخلايا البائية المعدلة وراثيا HyHEL10 تفتقر لربا.

لجميع التدخلات التجريبية تم استخدام حيوانات من كلا الجنسين في كل مجموعة تجريبية ومطابقتها لأعداد الذكور والإناث في مجموعتي الاختبار والضابطة. تم استبعاد الحيوانات إذا أظهرت قبل تجنيدها أي تشوهات سريرية في الفحص البدني الروتيني.

3.2 أجسام نخاع العظام وتمنيع SRBC

المستلم C57BL / 6 راج 1 −/− تم تشعيع الفئران التي يبلغ عمرها من 8 إلى 12 أسبوعًا باستخدام 425 cGy باستخدام جهاز الإشعاع البيولوجي X-RAD 320 (Precision X-Ray ، North Branford ، CT ، الولايات المتحدة الأمريكية). تم استنشاق نخاع عظم المتبرع من عظام الفخذ والعضدي والساق إلى وسط الخلية B الذي يشتمل على RPMI (Gibco ، Carlsbad ، CA ، الولايات المتحدة الأمريكية) مع 10 ٪ من مصل العجل الجنيني المعطل بالحرارة (Gibco) ، 2 ملم الجلوتامين و 100 وحدة / مل من البنسلين وسائط RPMI (جيبكو). في 15 ساعة بعد التشعيع ، تم زرع الفئران المتلقية بحقنة في الوريد من 5-10 × 10 6 خلايا نخاع عظمي ، تشتمل على خليط من 50٪ من CD45.1 C57BL / 6 متجانسة و 50٪ من C57BL6 (CD45.2) الفئران التي كانت كذلك لربا −/− أو لربا +/+ .

تم تحصين الفئران غير المعالجة بعمر 8 أسابيع ، وكائنات نخاع العظم بعد 8 أسابيع من زرع النخاع ، باستخدام 2 × 10 8 SRBCs عن طريق الوريد.

3.3 بروتينات HEL المؤتلفة

تم تصنيع HEL 3X المؤتلف كبروتينات مُفرزة في بيتشيا باستوريس الخميرة (Invitrogen ، كارلسباد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ويتم تنقيتها من طاف الثقافة بواسطة كروماتوجرافيا التبادل الأيوني كما هو موضح سابقًا. تم تخزين 26 ، 27 ، 45 البروتينات في محلول ملحي مخزّن بالفوسفات عند 1 - 2.5 ملغ مل -1 عند -80 درجة مئوية. قبل الاستخدام ، تم إذابة تجميد العينات وتخزينها عند 4 درجات مئوية لمدة أقصاها 8 أشهر. عند الذوبان ، تم تحديد تركيزات البروتين عن طريق القياس الطيفي عند 280 نانومتر.

3.4 اقتران ونقل SRBC

تم تحلية بروتينات HEL في محلول إقتران (ماء مقطر 0.35 م د-مانيتول (سيجما ، سانت لويس ، مو ، الولايات المتحدة الأمريكية) و 0.01 م كلوريد صوديوم (سيجما)). لهذه العملية ، تمت معايرة أعمدة PD-10 (أميرشام ، بيسكاتواي ، نيوجيرسي ، الولايات المتحدة الأمريكية) مع محلول إقتران 30 مل. تم تحميل مائة ميكروجرام من البروتين على كل عمود ودفعها خلال العمود باستخدام محلول اقتران 2.5 مل. لتصفية البروتين تمت إضافة 3.5 مل من محلول الإقتران وتم جمع بروتين HEL ككسور في الأحجام التالية: 250 ، 1000 ، 250 ، 250 و 250 ميكرولتر. تم تحديد تركيزات البروتين لكل جزء عن طريق القياس الطيفي.

من أجل الاقتران ، تم غسل SRBCs في 30 مل من محلول ملحي مخزّن بالفوسفات لكل 6-8 × 10 9 خلايا ثم مرة واحدة في محلول الاقتران. تم بعد ذلك تعليق SRBCs في حجم نهائي من محلول اقتران 1000 ميكرولتر في أنبوب فالكون 50 مل يحتوي على 10 ميكروغرام مل -1 من HEL 3X. تم خلط المحلول على منصة هزازة على الجليد لمدة 10 دقائق. مائة ميكرولتر 100 مجم مل -1 ن- (3-ديميثيلامينوبروبيل) -نيضاف بعد ذلك - ميثيل كاربوديميد هيدروكلوريد (سيغما) ويخلط المحلول لمدة 30 دقيقة أخرى على الجليد. تم إجراء تأكيد الاقتران الناجح عن طريق تحليل التدفق الخلوي لـ SRBC باستخدام جسم مضاد HyHEL9 مترافق من AlexaFluor 647 (تم إنشاؤه داخليًا).

نقل في الوريد 3 × 10 4 SWهيل الخلايا البائية لكل فأر متلقي مع 2 × 10 8 HEL 3X SRBC كما هو موضح سابقًا. 26

3.5 أمراض الدم وقياس التدفق الخلوي

تم تحديد خلايا الدم الحمراء وأعداد الصفائح الدموية في الدم الذي تم جمعه من وريد الذيل في أنابيب EDTA (Sarstedt ، شمال الراين - وستفاليا ، Nümbrecht ، ألمانيا) وتم تحليلها على محلل الدم الآلي Sysmex XT-2000iV ، كوبي ، محافظة هيوغو ، اليابان.

On the day of harvest organs were collected into B-cell medium, cell suspensions passed through a 70 μm cell strainer (Falcon, Corning, NY, USA). Fc receptors were blocked with unlabelled anti-CD16/32 (eBioscience, San Diego, CA, USA) before staining. To detect HEL 3X -binding cells, cells were stained with 200 ng ml −1 HEL 3X , followed by AlexaFluor 647-conjugated HyHEL9.

Anti-IgG1-FITC (BD Pharminigen, San Diego, CA, USA) stains were followed by 5% mouse serum before staining for other surface molecules. CD4-BV786 (BD Pharminigen), CD8-APCCy7 (BD Pharminigen), CD62L-PerCPCy5.5 (BD Pharminigen) CD44-FITC (BD Pharminigen) and CD25-PE (BD Pharminigen) were used as surface stains. For the intracellular stains, CTLA-4-APC (eBioscience) and FOXP3-EF450 (eBioscience) cells were first permeabilised using FOXP3 Staining Permeabilisation Kit (eBioscience) according to the manufacturer's instructions. Cells were filtered using 35 μm filter round-bottom FACS tubes (BD Pharminigen) immediately before data acquisition on an LSR II analyser (BD Pharminigen).

Cytometer files were analysed with the FlowJo Software (FlowJo LLC, Ashland, OR, USA).

3.6 Single-cell FACS sorting

Cell suspensions were prepared and GC B cells were identified using flow cytometry. Single-cell sorting into 96-well plates (Thermo Fisher Scientific, Boston, MA, USA) was performed on the FACSAria or FACSAriaIII (BD Pharminigen). B cells from each mouse were analysed individually to ensure that over-representation of one particular clone did not affect the mutation analysis. ال VDJح exon of the Hy10 heavy-chain gene was amplified from genomic DNA by PCR, sequenced and analysed as described previously. 27

3.7 Enzyme-linked immunosorbent assay

High-binding plates (Corning, NY, USA) were coated with the indicated Ig isotypes at 5 μg ml −1 (IgG2b (BD Pharminigen), clone: R9-91 IgA (BD Pharminigen), clone: C10-3 IgG1 (BD Pharminigen), clone: A85-1 IgM (BD Pharminigen), clone: 11/41 IgG3 (BD Pharminigen), clone: R2-38 IgG2a(b) (BD Pharminigen), clone: R11-89 IgE (BD Pharminigen), clone: R35-72). Bound serum antibody was quantified using Igκ (BD Pharminigen). Antibody levels were quantified against isotype-specific standards (IgG2b BD, IgA BD, IgG1 BD, IgM BD, IgG3 BD, IgG2a(b) (Southern Biotech, Birmingham, AL, USA) and IgE (BioLegend, San Diego, CA, USA)).

3.8 Viral infection

Mice were infected intravenously with 2 × 10 6 plaque-forming units of LCMV clone 13. T-cell stimulation with LCMV peptide, tetramer staining, surface staining and intracellular cytokine staining were performed as described previously. 47 , 48 , 49 MHC I LCMV tetramers were purchased from the Biomolecular Resource Facility, JCSMR, ANU, ACT, Australia, while the MHC II LCMV GP66–77 tetramer was obtained from the NIH Tetramer Core Facility (Emory University, Atlanta, GA, USA).

3.9 Statistical analysis

GraphPad Prism 6 (GraphPad Software, San Diego, CA, USA) was used for data analysis. When the data were normally distributed, two-tailed Student's ر-test was performed for analysis. Welch's correction was used if variances were not equal. For all tests ص<0.05 was considered as being statistically significant. In all graphs presented error bars indicate mean and standard distribution. *ص& lt0.05 **ص<0.01, ***ص<0.001 and ****ص<0.0001.

3.10 ACKNOWLEDGMENTS

We thank the Garvan Institute ABR, GMG and Flow Cytometry facilities for expert animal husbandry, genotyping and cell sorting. This work was supported by NHMRC Project Grant 1108800, NHMRC Program Grants 1016953 and 1113904, NIH Grant U19 AI100627 and NHMRC Fellowship 1081858, and by the Ritchie Family Foundation.

الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح.

LRBA deficiency decreases CTLA-4 on CD4 effector/memory and Tregs. Flow cytometric analysis of spleen cells from age- and sex-matched Lrba −/− (blue) or WT (red) mice at 6 (ن=6) or 26 weeks (ن=4) of age. (أج) CTLA-4 expression on CD4 memory/effector T cells. (أ) Representative flow cytometry plots of permeabilised CD4 + FOXP3 − cells from 6-week-old mice showing % CTLA-4 + CD44 hi cells and histograms of CTLA-4 in the CD4 + CD44 hi CTLA-4 + population in 6- and 26-week- old mice. Lrba +/− are indicated in pale blue. Graphs show (ب) the number of CTLA-4 + CD4 + CD44 hi FOXP3 − cells and (ج) CTLA-4 mean fluorescence intensity (MFI) in individual mice and arithmetic mean for each genotype and age group. (دز) CTLA-4 expression on CD4 + Treg cells. (د) Representative plots of permeabilised CD4 + cells showing the % FOXP3 + Treg cells in 6-week-old mice. Representative Treg histograms and MFI for: (ه) CTLA-4 (F) FOXP3 (ز) CD25. Statistical analysis was carried out using ر-test: *ص<0.05 **ص<0.01 ***ص<0.001 ****ص<0.0001. Data are representative of one experiment.

Absence of immune dysregulation disease in LRBA-deficient mice. (أF) Analysis of sex-matched WT (red) and Lrba −/− (blue) mice at 6 weeks of age, showing individual results and means for each group. (أج) Flow cytometric analysis of spleen, showing the numbers of: (أ) CD4 + or CD8 + T-cell subsets of central memory (CD62L + CD44 + ), effector memory (CD62L − CD44 + ), naïve (CD62L + CD44 − ) or Tregs (CD4 + FOXP3 + ). (ب) B cells (B220 + ) and subsets of transitional 1 (T1, B220 + CD93 + CD23 − ), transitional 2 and 3 (B220 + CD93 + CD23 + ), marginal zone (B220 + CD21 + CD23 − ), mature follicular (B220 + CD93 − CD23 + ) and B-1 (B220 − CD19 + ) B cells per spleen. (ج) neutrophils (B220 − MHC II − Ly6G + CD11b + ) and NK lymphocytes (B220 − CD8 − MHC II − NK1.1 + ). (د) CD86 mean fluorescence intensity (MFI) on marginal zone and follicular B cells. (ه) Flow cytometric analysis of bone marrow, showing % of lymphocytes that are pro-B cells (B220 + CD43 int ), pre-B cells (B220 + CD43 − IgM − ), immature B cells (B220 int CD43 − IgM + IgD − ), transitional B cells (B220 hi CD43 − IgM + CD24 + IgD lo ) and mature B cells (B220 hi CD43 − IgM + CD24 − IgD + ). (F) Flow cytometric analysis of thymus, showing number of CD8 − CD4 − double-negative (DN), double-positive (DP), CD8 + or CD4 + single-positive, or CD4 + FoxP3 + Treg cells. ن=6 per group. Data are representative of one experiment. (ز) Titres of IgG2b, IgA, IgG1, IgM, IgG3 Ig2Ga(b) and IgE antibodies in the serum of unimmunised mice, determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). ن=10 per group. Representative of two comparable experiments. Statistical analysis was carried out using ر-test: **ص& lt0.01.

Decreased peritoneal B-1 B cells in LRBA-deficient mice. Flow cytometric analysis of peritoneal cavity lymphocytes from sex-matched WT (red) and Lrba −/− (blue) mice at 6 (ن=6) or 26 (ن=4) weeks of age, showing individual results and means for each group. (أ و ب) Percentage of lymphocytes that are T cells (B220 − IgM − CD23 − CD5 + ), B-2 cells (CD19 − B220 hi ), B-1 cells (CD19 + B220 lo IgM + CD23 − ), B-1a cells (CD19 + B220 lo IgM + CD23 − CD5 + ) and B-1b cells (CD19 + B220 lo IgM + CD23 − CD5 − ). (ج و د) Representative flow cytometric plots showing gating IgM, CD23, B220 and CD19 staining for B-1 and B-2 cells and representative CD5 histograms of B-1 cells showing gates on CD5+ B-1a and CD5- B-1b cells from mice at 6 (ج) and 26 (د) weeks of age. Statistical analysis was carried out using ر-test: *ص<0.05 **ص& lt0.01. Data are representative of one experiment.

Cell-autonomous loss of CTLA-4 on LRBA-deficient T cells in bone marrow chimeras. Irradiated Rag1 −/− recipient mice were transplanted with a bone marrow mixture comprising 50% CD45.1 + Lrba +/+ cells and 50% CD45.2 + cells that were either Lrba −/− أو Lrba +/+ (WT). One hundred percent CD45.2 + Lrba −/− أو Lrba +/+ (WT) marrow was transplanted into a parallel group of Rag1 −/− recipients. At 8 weeks after transplantation, the chimeric mice were immunised with SRBCs three times 3 days apart and blood was analysed by flow cytometry 62 days after the first immunisation. Lines connect paired values for CD45.1 and CD45.2 cells in individual chimeric mice. (أ) Percentage of CD45.2 + Lrba −/− (blue) or Lrba +/+ (WT, red) cells among the indicated lymphocyte subsets in individual mixed chimeric mice and arithmetic means: B cells (B220 + ), T cells (CD3 + ), CD4 + T cells, effector CD4 + T cells (CD25 + , CD44 hi ), CD8 + T cells, effector CD8 + T cells (CD25 + , CD44 hi ) and Tregs (CD4 + FOXP3 + ). (به) Analysis of CD4 + FOXP3 − cells. (ب) Representative plots of intracellular CTLA-4 and CD44 gated on CD45.1 + (WT) or CD45.2 + (WT or Lrba −/− ) CD4 + FOXP3 − cells. (جه) Analysis of CTLA4 + CD44 + CD4 + FOXP3 − cells, showing: (ج) percentage among the CD45.1 + or CD45.2 + subsets of total T cells (د) representative CTLA-4 histograms (ه) CTLA-4 MFI values. Dotted lines represent CD45.2+ (Lrba +/+ or Lrba −/− ) cells in mixed chimeras solid lines represent equivalent cells in 100% Lrba +/+ or Lrba −/− chimeras. (Fي) Analysis of CD4 + FOXP3 + cells. (F) Representative flow cytometric plots of CD45.2 + CD4 + cells, showing % Tregs. (ز) CTLA-4 MFI values for each chimeric mouse. (ح) Representative intracellular CTLA-4 histograms. (أنا) Representative intracellular FOXP3 histograms. (ي) Representative CD25 histograms. Statistical analysis was carried out using ر-test between mice or paired ر-test when cells were from the same chimeric mouse: *ص<0.05 **ص<0.01 ***ص<0.001 ****ص<0.0001. ن=5 per group. Data are representative of one experiment.

Response of LRBA-deficient mice to chronic systemic viral infection. C57BL / 6 Lrba +/+ (WT) (red) or Lrba −/− mice (blue) were infected intravenously with 2 × 10 6 plaque-forming unit (PFU) LCMV clone 13 to induce chronic viral infection. At 20 days after infection, spleen cells were analysed by flow cytometry. (أ) Analysis plots of spleens, showing % of lymphocytes that are CD44 hi effector/memory cells in individual mice with arithmetic means. (ب و ج) Representative flow cytometric plots (ب) and anlaysis plots (ج) showing % of CD8 + T cells binding MHC I tetramers loaded with LCMV peptides GP33–41 or NP396–404, or the % of CD4 + cells binding MHC II tetramers fused with LCMV peptide GP66–77 in individual mice with arithmetic means. (د) Representative histograms showing TIM3 staining on NP396–404 MHC I tetramer-binding CD8 + T cells in WT and Lrba −/− mice, and MFIs in individual animals for TIM3, CD160 and PD-1. Similar trends were seen with the GP33–41 tetramer. (ه) Representative LY6C staining on GP66–77 MHC II tetramer-binding CD4 + T cells, and MFI's in individual animals for LY6C, PSGL1 and PD-1. (F) IFNγ + MFI of the IFNγ + T cells (top) and % TNFα + within the IFNγ + cells. Representative IFNγ and TNFα histograms are shown for the NP396 peptide-stimulated cells. Statistical analysis was carried out using ر-test: *ص<0.05 **ص& lt0.01. ن=5 per group. Data are representative of one experiment. IFNγ, interferon-γ.

Normal GC formation and affinity maturation by LRBA-deficient B cells. CD45.1 congenic C57BL/6 recipient mice, with WT LRBA, were injected intravenously with 30 000 HyHEL10 + SWHEL spleen B cells from Lrba −/− أو Lrba +/+ C57BL/6 donor mice. The recipient mice were immunised two times on days 0 and 4 after B-cell transfer with HEL 3X -SRBC, or unconjugated SRBC for a control group of recipients, and spleen cells were analysed by flow cytometry, sorting and single-cell Igh sequencing on day 15. (أ) Total Fas hi CD38 − B220 + GC B cells per spleen of individual mice, and arithmetic mean for each group. (ب) Donor-derived HyHEL10 + CD45.2 + CD45.1 − GC B cells per spleen. (ج) Affinity-matured cells, measured as % donor-derived GC B cells stained brightly with 200 ng/ml HEL 3X . (د) IgG1-switched cells, measured as % of donor-derived GC B cells. (ه) Light-zone CD86 + CXCR4 − GC B cells, measured as % of donor-derived GC B cells. (F) CD86 MFI on donor-derived GC B cells. (ز) Number of VDJح amino-acid changing or silent nucleotide substitutions per donor-derived GC B cell. (ح) Percentage of donor-derived GC B cells with affinity-increasing VDJح mutations S31R, Y53D or Y58F. (أنا) Percentage of donor-derived GC B cells with substitutions at each VDJح amino-acid position. (ي) Co-occurrence of S31R, Y53D and Y58F mutations (rows) in individual cells (columns) sorted from separate recipient mice (boxes). Data are pooled from two independent experiments with comparable results. ن=9 mice per HEL 3X -immunised group and four unconjugated controls. Statistical analysis was carried out using ر-test: *ص& lt0.05.

Normal GC formation and affinity maturation by LRBA WT B cells in LRBA-deficient recipients. The 30 000 HyHEL10 + SWHEL B cells from Rag1 −/− CD45.1 congenic mice, with WT LRBA, were injected into the circulation of Lrba −/− (ن=13, blue symbols) or Lrba +/+ (ن=13, red symbols) C57BL/6 recipient mice, so that all T- and B-cell specificities other than the HyHEL10 + B cells were derived from the recipient mice. The recipient mice were immunised two times with HEL 3X -SRBC on days 0 and 4 after B-cell transfer, or unconjugated SRBC for a control group of recipients, and spleen cells analysed by flow cytometry, sorting and single-cell Igh sequencing on day 15. (أ) Total Fas hi CD38 − B220 + GC B cells per spleen of individual mice, and arithmetic mean for each group. (ب) Donor-derived HyHEL10 + CD45.2 − CD45.1 + GC B cells per spleen. (ج) IgG1-switched cells, measured as % of donor-derived GC B cells. (د و ه) Relative cell surface of CD86 MFI on (د) all B220 + B cells or (ه) donor-derived GC B cells, normalised to mean of Lrba +/+ recipient group in each experiment. (F) Representative plots of donor-derived GC B cells, and gates on light-zone (LZ, CD86 hi CXCR4 lo ) and dark-zone (CD86 lo CXCR4 hi ) GC cells. (ز) Relative cell surface CD86 MFI on LZ donor-derived GC B cells, normalised to mean of Lrba +/+ recipient group in each experiment. (ح) Number of VDJح amino-acid changing or silent nucleotide substitutions per donor-derived GC B cell. (أنا) Percentage of donor-derived GC B cells with substitutions at each VDJح amino-acid position. (ي) Percentage of donor-derived GC B cells with affinity-increasing VDJح mutations S31R, Y53D or Y58F. (ك) Co-occurrence of S31R, Y53D and Y58F mutations (rows) in individual cells (columns) sorted from separate recipient mice (boxes). Data are pooled from two independent experiments with comparable results. Statistical analysis was carried out using ر-test: **ص<0.01 ***ص<0.001.

Filename وصف
imcb201750-sup-0001.jpgapplication/jpeg, 144.6 KB Supplementary Figure S1
imcb201750-sup-0002.jpgapplication/jpeg, 240.9 KB Supplementary Figure S2
imcb201750-sup-0003.jpgapplication/jpeg, 206.7 KB Supplementary Figure S3
imcb201750-sup-0004.jpgapplication/jpeg, 159.3 KB Supplementary Figure S4
imcb201750-sup-0005.jpgapplication/jpeg, 105.8 KB Supplementary Figure S5
imcb201750-sup-0006.docxapplication/docx, 21.5 KB Supplementary Figure Legends

يرجى ملاحظة ما يلي: الناشر غير مسؤول عن محتوى أو وظيفة أي معلومات داعمة مقدمة من المؤلفين. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المحتوى المفقود) إلى المؤلف المقابل للمقالة.


شاهد الفيديو: الانتقاء الطبيعي Natural Selection (كانون الثاني 2023).