Диференціальні ефекти теплової пластичності розвитку у трьох поколінь гуппі (
Предмети
Анотація
Вступ
Матеріали і методи
Вивчення тварин
Усі процедури проводились із дозволу Комітету з етики тварин Університету Сіднея (номер затвердження L04/1–2013/3/5907), і ми підтверджуємо, що всі методи виконувались відповідно до відповідних рекомендацій та норм. Гуппі (Poecilia reticulata) є ідеальними зразками видів для цього дослідження, оскільки вони швидко розмножуються, і потомство швидко розвивається; в наших експериментальних умовах гуппі досягли статевої зрілості у віці 2–3 місяців, а розмножувались у віці 3–4 місяців. Гуппі отримали від дикої популяції в Північній території, Австралія (12 ° 25´ південної широти, 130 ° 50´ сх. Д.). Рибу утримували в пластикових резервуарах (645 × 423 × 276 мм) з щільністю 1–2 риби на літр при 25–26 ° C із світловим циклом 12 год. Риб годували двічі на день рибними пластівцями (Тропічні рибні пластівці Уордлі, The Hartz Mountain Corporation, Secaucus, NJ, USA). У кожному резервуарі був повітряний фільтр (біохімічний губчастий фільтр, Age of Aquariums, Australia), підключений до повітряного насоса (AC-9908; Resun, Китай). У цих умовах ми розводили дику рибу і використовували її потомство як батьківську рибу в експериментах (рис. 1).
Схематичний план експериментів. Ми отримали гуппі (Poecilia reticulata) з дикої природи (покоління F-1) і розводили їх у неволі. Ми використовували потомство першого покоління з дикої популяції як наше експериментальне батьківське покоління (F0). Ми розмістили рибу F0 як неповнолітню на двох температурних обробках (22–23 ° C [23 ° C] і 29–30 ° C [29 ° C]). Для експерименту 1, який мав на меті перевірити сукупний тепловий вплив температур розвитку між поколіннями, ми виростили F0 для наступних трьох поколінь (F1 до F3) за постійних умов (23 і 29 ° C). Щоб перевірити, чи існують ефекти дідуся у батьків в різних середовищах (експеримент 2), ми вирощували і розводили рибу F1 як з 23, так і з 29 ° C (температура дідусів) при 26 ° C (F2, батьківська температура), так що будь-яка різниця в їх потомство (F3), мабуть, походить від покоління дідуся. Усі експериментальні риби протягом трьох тижнів були акліматизовані до 26 ° C для усунення будь-яких наслідків оборотної акліматизації перед вимірюванням фенотипових реакцій (показники плавання та швидкості метаболізму) при різних температурах тесту (18, 26, 32, 36 ° C).
Експериментальне проектування: Експеримент 1
Перш ніж вимірювати фенотипічні реакції, ми протягом трьох тижнів піднімали рибу від обох температур розвитку до загальної температури саду (26 ° C), щоб усунути потенційні наслідки оборотної теплової аклімації, яка може замаскувати наслідки пластичності розвитку як такої 24, 25. Ми дозрілих риб, відібраних для експериментів, помістили в одностатеві резервуари для загальних садових процедур, і риба дозріла протягом тритижневого періоду аклімації.
Ми вимірювали показники Ucrit та метаболізму в діапазоні гострих тестових температур (18, 26, 32 та 36 ° C). Ми вибрали ці тестові температури на основі попередніх випробувань вимірювання Ucrit у рибах, які в інших місцях не використовувались в експерименті. Нашою метою було вибрати гострі тестові температури, які охоплювали температуру розвитку і падали по обидва боки температури, при якій відбувалися максимальні показники, але не завдаючи шкоди рибі. У цьому випадку показники плавання знижувались при 36 ° C у всіх експериментальних групах, але швидкість метаболізму не знижувалась. Тим не менше, ми вирішили не підвищувати температурні показники, щоб уникнути шкоди рибі.
Експериментальне проектування: Експеримент 2
Тут ми мали на меті перевірити, чи вплинуло середовище дідусів на фенотипи, коли середовище змінювалось між дідуським та батьківським поколіннями. Ми розводили рибу при 22–23 ° C та при 29–30 ° C до покоління F1, як описано вище. Потім ми виростили та виростили неповнолітнього F1 при 26 ° C до покоління F2 (рис. 1). Отже, покоління F2 було отримано з різних температур дідуся (23 ° C та 29 ° C для лікування дідусів), але однакової батьківської температури (26 ° C), що дозволило нам виявити будь-який вплив дідуся на фенотипи потомства F3. Ми вимірювали фенотипові відповіді (стійкі рухові показники [Ucrit], а також спокій та максимальна швидкість метаболізму [див. Нижче]) у восьми чоловіків та восьми жінок від кожної терапії дідуся (температура дідуся 23 ° C: жінки, довжина 0,015 ± 0,00098 м, маса 0,086 ± 0,019 г; самці, довжина 0,015 ± 0,00053 м, маса 0,074 ± 0,010 г. 29 ° C Температура розвитку: самки, довжина 0,017 ± 0,00022 м, маса 0,074 ± 0,0042 г; самці: 0,017 ± 0,00044 м, маса 0,072 ± 0,0023 g).
Продуктивність плавання
Швидкість метаболізму
Ми вимірювали концентрацію кисню в порожній камері під час усіх випробувань, щоб перевірити наявність інших можливих джерел споживання кисню, і, коли це було необхідно, ми віднімали споживання кисню в порожній камері з даних риби. Всі респіометри після використання висушували і регулярно чистили, щоб неприємні наслідки були мінімальними. Обсяг метаболізму обчислювали як різницю між максимальним та швидкістю метаболізму в спокої. У основному тексті ми повідомляємо результати щодо метаболічного обсягу, оскільки це функціонально найбільш релевантно, а в Додатковому матеріалі ми повідомляємо про спокій та максимальні норми споживання кисню, оскільки це вимірювання, що показують, як були отримані значення метаболічного рівня.
Статистичний аналіз
В аналізі для експерименту 1 ми використовували покоління (F1, F2, F3), температуру розвитку (23 або 29 ° C), гостру температуру тесту (18, 26, 32, 36 ° C) та стать (чоловіків та жінок) як фіксовані фактори. В експерименті 2 ми використовували температуру розвитку дідуся (23 або 29 ° C), стать та гострі тестові температури як фіксовані фактори. Ми використовували стандартну довжину як коваріат для аналізу плавних показників, а масу як коваріату для аналізу норм споживання кисню. Крім того, ми використовували ідентифікатор риби як випадковий фактор для обліку повторних вимірювань тієї самої особини при різних температурах тесту, використовуючи модель випадкового перехоплення. Коли секс був значущим, ми проводили подальші аналізи для чоловіків та жінок окремо. Далі ми проаналізували значущі взаємодії, порівнюючи граничні середні та пост-hoc пермутаційні аналізи. В аналізі Ucrit ми додали температуру тесту як квадратичний термін (Тест + Тест ^ 2). На відміну від параметричних моделей ANOVA в R, lmPerm збирає разом відповідні терміни в моделях поверхонь відповіді та виробляє правильний ANOVA, так що "Тест" у наших таблицях результатів для Ucrit представляє квадратичний термін. Ми не використовували квадратичний термін для аналізу рівня метаболізму, оскільки метаболічні реакції на температуру були приблизно лінійними.