Генетичні відмінності, характерні для статі, у плаванні витривалості тринідадських гуппі
Суонн П. Гордон
1 Центр вдосконалення біологічних взаємодій, Відділ біологічних та екологічних наук, Університет Ювяскюля, Ювяскюля, Фінляндія,
2 Кафедра біології Каліфорнійського університету, Ріверсайд, Каліфорнія,
Юнь І Чень
2 Кафедра біології Каліфорнійського університету, Ріверсайд, Каліфорнія,
Каралінн Ямашита
2 Кафедра біології Каліфорнійського університету, Ріверсайд, Каліфорнія,
Крістофер Бежар
2 Кафедра біології Каліфорнійського університету, Ріверсайд, Каліфорнія,
Адам Вілшир
2 Кафедра біології Каліфорнійського університету, Ріверсайд, Каліфорнія,
Вінсон Чонг
2 Кафедра біології Каліфорнійського університету, Ріверсайд, Каліфорнія,
Анотація
Вступ
Адаптація локомотивів у відповідь на фактори навколишнього середовища давно викликає науковий інтерес у багатьох таксонах та дисциплінах (Domenici and Blake 1997; McGuigan et al. 2003; Fulton et al. 2005; Higham 2007; Marras et al. 2011). З еволюційної точки зору інтерес полягає у розумінні того, як спадкові зміни рис, що впливають на рух, реагують на природний відбір. Оскільки рух є сильним фактором, що визначає взаємодію людини з навколишнім середовищем - будь то пошук їжі, втеча хижака чи пошук супутника - це особливо важливо для нашого розуміння адаптації цілого організму (фенотипова інтеграція sensu, Pigliucci 2003) та вибіркової торгівлі ‐Виключення. Незважаючи на це, дослідження, що вивчають, як зміни в режимі відбору впливають на еволюцію ознак продуктивності цілого організму в дикій природі, таких як рухливість локомотивів, є рідкісними (Dalziel et al. 2011).
Зображення тунелю для плавання та самки проти самця гуппі.
Гуппі-система та плавання
Попередні дослідження, пов’язані з різницею в плаванні, керованою хижаками-хижаками, як правило, зосереджувались на здатності до швидкого втечі або плавальному плаванні. Гуппі з високим хижацтвом швидше та краще маневрує, ніж гупі з місць з низьким хижацтвом (O'Steen et al. 2002; Ghalambor et al. 2003). Ці дослідження були проведені з використанням риб як із природного, так і з середовищ, що вирощуються в саду, і, отже, припускають, що ці зміни мають генетичну основу. Досі лише одне дослідження приділяло увагу альтернативній стратегії, плаванню на витривалість, в різних режимах хижацтва. Це дослідження, орієнтоване виключно на чоловіків, у різній мірі показало, що популяції з низьким хижацтвом мають вищі показники витривалості плавання, ніж високо хижі (Nicoletto and Kodric-Brown, 1999). У цьому дослідженні, однак, ці відмінності вимірювались на диких, а не на звичайних садових рибах, що унеможливлює оцінку генетичної основи ознаки.
Питання дослідження
Методи
Вивчення популяцій та вирощування
Вимірювання продуктивності плавання
Статистичний аналіз
Ми використовували моделі лінійних змішаних ефектів для аналізу відмінностей у тривалій витривалості плавання. У всіх моделях значення U критичного значення використовувались як змінну відповіді, а індивідуальну ідентичність було включено як випадковий ефект для врахування множинних вимірювань запливу на людину. Оскільки показники продуктивності та фізіологічні показники часто масштабуються алометрично залежно від розміру, U-критика та довжина риби були включені як перетворена в журнал відповідь та пояснювальні змінні, відповідно. У всіх аналізах час плавання менше трьох хвилин опускали, оскільки вони вважалися пробною невдачею (наприклад, через втрату мотивації). Усі моделі підходили за допомогою функції «lme» у пакеті «nlme», програма R v2.15 (R Core Team 2013).
По-перше, ми протестували загальні відмінності статі в плавальному виконанні, додавши стать як пояснювальний фактор до вищезазначеної структури змішаної моделі.
По-друге, ми проаналізували вплив вагітності на жінок, включивши як пояснювальні фактори стадію вагітності (AP, MP та VP) та популяцію (GH, GL, LOL та UPL). Взаємодія між ними не була суттєвою і тому була усунена.
По-третє, ми підходимо до двох моделей відмінностей у тривалому плаванні серед популяцій. Перша модель включала лише природні відмінності серед GH та популяції GL (включаючи обидві статі) для вивчення ефекту історичної адаптації до хижацтва на генетичній основі тривалої плавальної здатності. Другий включав специфічні для статі відмінності серед усього населення (GH, GL, LOL, UPL) для вивчення впливу історичної адаптації порівняно з недавньою історією адаптації до хижацтва, як пояснювалося раніше. В обох моделях популяція походження була включена як пояснювальний фіксований фактор, а також її взаємодія з довжиною журналу для тестування відмінностей в алометричному масштабуванні серед популяцій, але видалена, якщо не суттєва.
Результати
Вплив статі та вагітності
Загалом у чоловіків середні тривалі показники тривалого плавання (U-критерії) були набагато нижчі, ніж у жінок, незалежно від популяції (35,904 ± 0,796 порівняно з 31,347 ± 0,764), і це було значущим (-8,34 ± 3,236 т = -2,577, Р = 0,011).
У жінок не було значних взаємодій між стадією вагітності, тривалістю та популяцією, тому ці взаємодії були виключені з аналізів. Спрощена модель показує, що середня критична швидкість плавання (U крит.) У самок, які тільки що мали підстилку (риба AP може вважатися `` не вагітною ''), була значно вищою, ніж у жінок, які були дуже вагітними (AP проти VP: ефект = 0,129 ± 0,063, t 141 = 2,038, P = 0,043) або риб, які були в середині вагітності (AP проти MP: ефект = 0,116 ± 0,047, t 141 = 2,471, P = 0,015; рис. 2). Це свідчить про сильний вплив вагітності на результати плавання у самок риб. Однак несподівано риби, які тільки збиралися народити (VP), не відрізнялися від риб, які були лише в середині вагітності (MP) (VP проти MP: ефект = -0,013 ± 0,058, t 141 = -0,223, P = 0,824 ), припускаючи, що навіть незначний рівень вагітності може сильно вплинути на плавальні показники.
Різниця у витривалості плавання (U-критерій) між усіма чотирма популяціями гуппі (GH із високим хижацтвом, природним GL з низьким хижацтвом та представленим LOL та UPL з низьким хижацтвом), що показує окремі стадії вагітності: невагітна риба (AP), середина вагітності (MP ), а також вагітна риба на останньому етапі (ВП). Стовпчики вказують на стандартні помилки.