一组新型毒液蛋白使寄生蜂能够利用年老的宿主，并与竞争对手共存

《Advanced Science》：A Set of Novel Venom Proteins Enables Parasitoid Wasps to Exploit Older Hosts and Coexist with Competitors

本研究以寄生蜂Asobara japonica（Aj）和Leptopilina drosophilae（Ld）为模型，探讨其通过宿主发育阶段资源分化实现共存的分子机制。研究发现Aj通过注射venom蛋白，特别是编码DUF4803域的VID-1至VID-5基因，诱导宿主imaginal discs凋亡降解，上调dilp8表达，延迟宿主发育时间，从而利用较老的宿主幼虫，而Ld则占据年轻宿主。该机制揭示了物种间竞争下适应性策略的进化，为理解生物多样性维持提供了新视角。

　　在自然界中，物种间的竞争是生态系统中普遍存在的现象，它对生物多样性和生态系统的稳定性具有深远的影响。尽管传统的竞争排斥原理认为，两个物种如果争夺相同的资源，最终会因资源竞争而无法共存，但越来越多的研究表明，物种间竞争往往通过不同的适应性策略得以缓解，从而实现共存。这种共存现象通常与生态位分化有关，包括资源分区、时间生态位分化和空间生态位分化等。本研究聚焦于两种寄生蜂——A. japonica（Aj）和L. drosophilae（Ld），它们均以果蝇D. melanogaster幼虫为宿主，探讨了它们如何通过资源分区和适应性进化实现共存的机制。

Aj和Ld都属于寄生蜂，它们的生存依赖于宿主提供的营养物质。在宿主资源有限的情况下，这些寄生蜂之间会经历激烈的种间竞争。然而，Aj通过一种独特的策略，即利用寄生行为诱导宿主发育延迟，成功地避免了与Ld的直接竞争。这种行为使得Aj能够寄生于较年长的宿主，而Ld则更擅长寄生年幼宿主。这种时间生态位分化不仅减少了它们之间的直接竞争，还为Aj的后代提供了更长的发育时间，从而提高了其寄生成功率。

Aj的寄生行为涉及其毒液中的一种关键蛋白质——VID-1。这种蛋白质具有一个保守的未知功能结构域（DUF4803），它能够诱导宿主的凋亡反应，导致宿主成虫前体组织（imaginal discs）的降解。这一过程会显著提升宿主发育基因dilp8的表达水平，从而延缓宿主的发育过程。通过这种方式，Aj能够延长宿主的幼虫阶段，为自己的后代提供足够的发育时间。这种机制的发现，不仅揭示了Aj如何在竞争中取得优势，也提供了理解物种共存机制的新视角。

与Aj相比，Ld在寄生年幼宿主时表现出更高的效率。这可能与其更高效的宿主定位能力有关，而Aj则通过寄生年长宿主，间接地避开了与Ld的竞争。这种策略展示了生物如何通过进化适应不同的生态位来共存。例如，Aj的寄生行为使其能够利用Ld无法有效寄生的宿主阶段，而Ld则专注于年幼宿主，这种资源的分化使得两者能够共存于同一生态环境中。

研究还发现，Aj的毒液中存在一系列DUF4803结构域的蛋白质，这些蛋白质在寄生过程中起着关键作用。这些蛋白质不仅在Aj的毒液中被发现，还在其基因组中存在多个拷贝，这表明Aj的毒液蛋白库在进化过程中经历了显著的扩展。相比之下，Ld的毒液中缺乏这些DUF4803结构域的蛋白质，这可能限制了其寄生年长宿主的能力。因此，Aj能够通过其独特的毒液蛋白库成功寄生年长宿主，而Ld则局限于年幼宿主。

这种资源分区的策略在其他生物系统中也有类似的现象。例如，达尔文的加拉帕戈斯群岛上的雀鸟通过不同的喙形适应不同的食物来源，避免了种间竞争。在非洲草原生态系统中，斑马、角马和瞪羚通过季节性迁徙来分区食物资源。这些例子表明，资源分区是物种共存的一种常见机制，而Aj和Ld之间的共存则通过时间生态位分化实现。

本研究通过整合多组学和功能分析，揭示了Aj的寄生行为如何通过毒液诱导宿主凋亡，从而实现宿主资源的分区利用。这种机制不仅有助于Aj的寄生成功，还为理解寄生蜂的生态适应性提供了新的见解。此外，研究还指出，基因复制和功能特化在这些DUF4803结构域基因的进化中起着关键作用，这可能为未来研究提供了新的方向。

总的来说，本研究展示了物种间竞争如何驱动生态位分化，从而实现共存。Aj和Ld之间的共存不仅依赖于行为上的适应，还涉及生理上的进化策略。这种研究不仅有助于理解寄生蜂的生态适应性，还为更广泛的生态学研究提供了重要的理论基础。通过这些发现，我们能够更好地理解生物如何在竞争中生存并共存，这为生态系统的管理和保护提供了新的视角。