ANNU REV ECOL EVOL S | 详细解读互惠共生关系依赖性的进化！
此前，荷兰皇家科学院院士、瓦赫宁根大学Ton Bisseling教授课题组在Science上发表观点论文，点评丹麦奥胡斯大学Bozsoki等人关于豆科植物Nod因子受体结合位点结构鉴定的研究（Science, 2020: 369, 663-670），认为Nod因子识别的结构基础是理解共生特异性进化的关键。在豆科植物中，该基因的重复可能允许高度特异性的Nod因子受体的进化。随后Nod因子结构和受体配体结合位点的共同进化可能导致宿主特异性，这被认为是有效共生系统进化的重要驱动力。意大利都灵大学Paola Bonfante教授课题组在Nature Reviews Microbiology上介绍了菌根真菌的起源及其与陆地植物关系的进化史。在进化过程中，真菌完善了其生物营养能力，以利用其宿主作为食物来源和保护性的生态位，而植物则发展了多种策略以适应不同的真菌共生体。无处不在的共生互作都起源于这两种进化途径的交叉点。北卡罗莱纳州立大学Benjamin J. Callahan课题组在Phil. Trans. R. Soc. B上提出共生菌提供的病原菌抗性是其为宿主提供的主要进化优势，宿主与其试图将所有微生物拒之门外，不如利用共生微生物的存在进行病原菌防御。对这些共生体生物过程的解读，为设计生物技术应用解决环境和农业挑战提供了工具。
近日，权威综述性期刊Annual Reviews of Ecology, Evolution, and Systematics发表了题为The Evolution of Mutualistic Dependence的综述论文，由英国杜伦大学Guillaume Chomicki博士，荷兰阿姆斯特丹自由大学E. Toby Kiers教授以及德国慕尼黑大学Susanne S. Renner教授共同合作完成，本综述阐述了互惠共生关系依赖性进化的主要途径及证据，并强调了共生关系依赖性的不对称性。
虽然目前的研究已经认识到了在生命系统中互惠共生关系的重要性，但还不明白为什么一些生物会进化出高度依赖的共生关系，而另一些物种则保持自主性，或保留或恢复对伙伴的最小依赖性。本文确定了导致相互依赖性进化的四个主要途径。然后，评估了目前三个预测的证据。(a)具有不同程度依赖性的互惠共生关系具有独特的稳定机制，可以防止剥削和欺骗，(b)依赖性较低的互惠共生关系将比那些高度依赖性的共生关系更频繁地回到自主性，(c)专性互惠共生关系应该比依赖性的互惠共生关系对环境的依赖性更低。虽然本综述发现了支持所有三个预测的证据，但本文强调，互惠共生伙伴遵循不同的路径走近或远离依赖性。本文还强调未来的研究需要更好地探索共生关系依赖性的不对称性。认识到共生关系依赖性的变化如何影响互惠共生关系的稳定性、崩溃和环境的依赖性产生了新的关于如何以及为什么互惠共生关系的利益随时间和空间而不同的假设。
图1 三种高度依赖的共生关系中较高回报水平和过滤机制的相关演变
图2 在四个研究系统中，从互惠共生向非关联状态的进化回归
近5年80篇高水平文章！Francis Martin院士团队在林木微生物互作领域取得重大进展！