生態系の群集構造が個体群進化に及ぼす効果の微生物生態系モデルを用いた解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640615
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 中島 敏幸 愛媛大学, 理学部・生物地球圏科学科, 助教授 (70314945)
• Keywords: 進化 / 群集構造 / 細菌 / 原生動物 / 生態系モデル

Research Abstract

(1)資源-消費者(細菌)-二次消費者(繊毛虫)から成る実験群集の作成と群集を安定にする環境条件の検討
資源としてグルコース、消費者として細菌(Escherichia coli)、二次消費者として繊毛虫(Tetrahymena pyriformis)から構成される実験群集を作成し、連続培養装置(ケモスタット)における群集の安定性(持続性)を調べた。ここで、細菌個体群がE.coli F-株のみから成る群集("F-系")、E.coli Hfr株のみから成る群集("Hfr系")、F-株とHfr株との混合からなる群集("混合系")の3つのタイプを設けた(F-株とHfr株は染色体レベルの組換えを起こす)。様々なグルコース濃度(0.1-0.5%)及び希釈率(3.8-10.8/hr)で、3タイプの実験群集の安定性を調べた。その結果、グルコース濃度0.1%、希釈率3.8/hrの運転条件下でいずれの群集も安定した。
(2)実験群集の長期培養における細菌個体群の形質変化と個体群動態との関係
上記の安定な運転条件で3タイプの実験群集を長期培養し以下の知見を得た。
◆Hfr系では、他の系よりもT.pyriformis(二次消費者)の個体群密度が低く維持された。
◆いずれの系においてもE.coli個体群に長鎖型変異体の出現が見られた。
◆F-系と混合系において長鎖型変異体の割合がHfr系に比べ高かった。
一般に被食者の増殖率が低い場合捕食者個体群密度は低く維持されることから、Hfr系においてT.pyriformisの密度が低く維持されたのはHfr株の増殖率が低いためであり、また、混合系とF-系における長鎖型変異体(T.pyriformisに食われにくい)の割合が増加したことはF-系及び混合系におけるE.coliの持つ増殖率が高い為、T.pyriformisが高く維持されたと考えられる。この結果、後者では高い捕食圧がE.coli個体群にかかり食われにくい長鎖型変異体が増加し、Hfr系ではT.pyriformis密度が低く維持された結果、捕食圧が弱く長鎖型変異体の数が抑えられたと考えられる。以上から、一般に、被食者が初めに持つ生態的特性(増殖率)がその個体群の後の進化の方向に影響を及ぼすことが示唆された。