Дієта змінює затримку самостійності, інбридингову депресію та репродуктивне старіння в прісній воді

Департамент біології, Університет Західного Честера, 750 S. Church St., Західний Честер, Пенсільванія, 19383

Листування

Джош Р. Олд, кафедра біології, Університет Вест Честер, 750 С. Церква Св., Вест Честер, Пенсільванія 19383.

Тел: 610 436 0046; Факс: 610 436 2183; Електронна пошта: [email protected]

Департамент біології, Університет Західного Честера, 750 S. Church St., Західний Честер, Пенсільванія, 19383

Листування

Джош Р. Олд, кафедра біології, Університет Вест Честер, 750 С. Церква Св., Вест Честер, Пенсільванія 19383.

Тел: 610 436 0046; Факс: 610 436 2183; Електронна пошта: [email protected]

Департамент біології, Університет Західного Честера, 750 S. Church St., Західний Честер, Пенсільванія, 19383

Анотація

Вступ

Наявність дієтичних ресурсів є одним з найважливіших факторів навколишнього середовища, що впливає на історію життя, а отже, і на риси, пов’язані з фізичною формою. Особливо, коли ресурси обмежені, організми стикаються з компромісними розподілами, які можуть вплинути на терміни розмноження, зростання та кількість ресурсів, відведених на розмноження (van Noordwijk and de Jong 1986; Stearns 1992; Roff 2002). Крім того, відповідно до теорії одноразового використання соми, теоретично та емпірично показано, що помірне обмеження ресурсів (тобто обмеження дієти) змінює вираження історії життя і продовжує тривалість життя (Shanley and Kirkwood 2000; Kirkwood and Shanley 2005; Partridge et al. 2005) . Доступність ресурсів може також впливати на вираження багатьох інших атрибутів придатності, таких як адаптивна фенотипова пластичність, інбридингова депресія та вираз старіння, а також взаємодія між наявністю ресурсів, і ці важливі атрибути придатності все більше привертають увагу дослідників (наприклад, Chippindale et al. 1997; Lee et al. 2008; Zajitschek et al. 2012; Harwood et al. 2013).

Також було помічено, що, як теоретично передбачається, величина інбридингової депресії (тобто відносна шкода фізичної придатності породженого потомства порівняно з безпородним потомством; Charlesworth and Charlesworth 1987; Johnston and Schoen 1994) позитивно пов'язана з часом, коли особи зачекайте, перш ніж самостійно проходити у відсутності партнерів (Escobar et al. 2011). Тобто, коли покарання, пов’язані з інбридингом, вищі, особи більшою мірою уникають (тобто затримують) інбридингу. І навпаки, коли депресія інбридингу слабка або відсутня, люди не відкладають самовіддачу. Хоча дедалі більше визнається, що інбридингова депресія може змінюватися в різних умовах навколишнього середовища (Armbruster and Reed 2005; Cheptou and Donohue 2011), дуже мало відомо про те, як навколишнє середовище може одночасно змінювати інбридингову депресію та схему уникнення інбридингу (тобто, затримка самоконтролю) ). Олд (2010) показав, що наявність хижацьких сигналів зменшує затримку самооцінки та величину депресії інбридингу, яку страждають потомство у прісноводної равлики Physa acuta. Наскільки нам відомо, жодні попередні дослідження не досліджували вплив обмежень у харчуванні на ці стосунки.

Коли організми висловлюють час очікування перед тим, як самостійно, щоб, наприклад, уникнути інбридингової депресії, очевидним наслідком є те, що розмноження починається в пізньому віці. Вік сам по собі може впливати на репродуктивний успіх, і внутрішньо-індивідуальне погіршення фізичної форми з віком (тобто старіння) є широко спостережуваним аспектом вираження історії життя у багатьох організмів (наприклад, Rose 1991; Charmantier et al. 2006; Escobar et al. 2008; Auld та ін., 2014). Попередні роботи, в першу чергу щодо комах, показали, що обмеження дієти може змінити процес старіння, часто сповільнюючи актуарне (тривалість життя) та репродуктивне старіння (Moya-Laraño 2002; Partridge et al. 2005; Lee et al. 2008); ці закономірності також можуть бути специфічними для статі (Zajitschek et al. 2009; Zajitschek et al. 2012, 2013; Maklakov et al. 2009). У сукупності те, наскільки дієта може змінити прояв репродуктивного старіння, є темою, яка заслуговує подальшого розгляду, особливо в контексті всієї історії життя. Якщо, наприклад, дієта змінює несучість яєць, дієта може також змінити спосіб погіршення несучості з віком.

У цьому дослідженні ми використовуємо факторний експериментальний дизайн та систему прісноводних равликів для вивчення інтерактивних ефектів дієти на вираження адаптивної пластичності у віці першого розмноження (тобто, відкладене самозаймання), інбридингова депресія та репродуктивне старіння. Оскільки нас цікавить вплив дієти на репродуктивний успіх, багато з досліджених нами моделей є міжгенераційними, коли батьківська дієта може впливати на виживання нащадків. Отже, можуть бути задіяні материнські ефекти - ефекти, які батьки мають на фенотип їхнього потомства, незалежно від генотипу потомства (Bernardo 1996; Mousseau and Fox 1998; Donohue 2009). За більшості умов дієта суттєво змінила вираження цих рис, пов’язаних із фізичною формою.

Методи

Експериментальний дизайн

Всього 578 равликів з 22 повнорозмірних сімей Physa acuta виховувались індивідуально за двома різними дієтами та двома процедурами щодо наявності матері. Ці експериментальні равлики були нащадками другого покоління (G2) дорослих з дикої природи (G0) з водойми поблизу Вест-Честера, Пенсильванія. Усі равлики G0 ( > 150) були виділені в лабораторії в 30-мл пластикових коробках, наповнених водою, фільтрованою вуглецем; ми збирали яйця з інтервалом у 2 дні, поки не мали

Статистичний аналіз

Оскільки репродуктивний успіх вимірювали на кожній особі в різні моменти часу, ми також досліджували вплив віку матері на виживання потомства. Негативний вплив віку вказує на наявність репродуктивного старіння (Auld et al. 2014). Ми визначили, чи впливали батьківська система спарювання та дієта на ці вікові ефекти, оцінюючи значення двосторонніх термінів взаємодії (тобто, вік * доступність партнера та вік * дієта). Тобто ми перевірили, чи впливали батьківська система спарювання та дієта на швидкість репродуктивного старіння. Оскільки кожна особа відтворювалася кілька разів, ці моделі включали індивідуальну ідентичність як випадковий фактор (тобто аналіз повторних вимірювань). Ми оцінили вплив віку та взаємодії віку шляхом лікування на швидкість вилуплення та виживання після вилуплення равликів G3.