Diferențe genetice specifice sexului în înotul de anduranță al gupinilor din Trinidad
Swanne P. Gordon
1 Centru de excelență în interacțiuni biologice, Departamentul de Științe Biologice și de Mediu, Universitatea din Jyväskylä, Jyväskylä, Finlanda,
2 Departamentul de biologie, Universitatea din California, Riverside, California,
Yun Yi Chen
2 Departamentul de biologie, Universitatea din California, Riverside, California,
Karalynn Yamashita
2 Departamentul de biologie, Universitatea din California, Riverside, California,
Christopher Bejar
2 Departamentul de biologie, Universitatea din California, Riverside, California,
Adam Wilshire
2 Departamentul de biologie, Universitatea din California, Riverside, California,
Vinson Cheung
2 Departamentul de biologie, Universitatea din California, Riverside, California,
Abstract
Introducere
Adaptarea locomotivei ca răspuns la factorii de mediu a constituit mult timp un interes de cercetare în multe taxoni și discipline (Domenici și Blake 1997; McGuigan și colab. 2003; Fulton și colab. 2005; Higham 2007; Marras și colab. 2011). Din punct de vedere evolutiv, interesul constă în înțelegerea modului în care variația ereditară a trăsăturilor care afectează locomoția răspunde selecției naturale. Deoarece locomoția este un factor determinant puternic al interacțiunii unui individ cu mediul său - fie că este vorba de hrănire, scăpare de prădători sau căutare de perechi - este deosebit de importantă pentru înțelegerea noastră asupra întregului - adaptarea organismului (integrare fenotipică sensu, Pigliucci 2003) și comerțul selectiv ‐Offs implicate. În ciuda acestui fapt, studiile care examinează modul în care schimbările în regimul de selecție afectează evoluția trăsăturilor de performanță ale întregului organism în sălbăticie, cum ar fi mobilitatea locomotivei, sunt rare (Dalziel și colab. 2011).
Imagine a tunelului de înot și guppy feminin versus masculin.
Sistem Guppy și înot
Cercetările anterioare privind diferențele de înot conduse de prădătorii de guppy s-au concentrat de obicei pe capacitatea de evadare rapidă sau înotul exploziv. Gupii cu pradă ridicată sunt mai rapizi și mai buni la manevră decât gupii din localitățile cu pradă scăzută (O'Steen și colab. 2002; Ghalambor și colab. 2003). Aceste studii au fost efectuate folosind pești din medii naturale și comune - crescute în grădină și, prin urmare, sugerează că aceste modificări au o bază genetică. Până în prezent, un singur studiu a acordat atenție strategiei alternative, înotul de anduranță, în diferite regimuri de prădare. Acest studiu, axat exclusiv pe bărbați, a arătat într-un grad diferit că populațiile cu pradă scăzută au performanțe mai mari de rezistență la înot decât cele cu prădare ridicată (Nicoletto și Kodric-Brown 1999). Cu toate acestea, în acest studiu, aceste diferențe au fost măsurate pe peștii de grădină, mai degrabă decât pe cei obișnuiți, ceea ce face imposibilă evaluarea unei baze genetice a trăsăturii.
Întrebări de cercetare
Metode
Studiați populațiile și creșterea
Măsurarea performanței de înot
analize statistice
Am folosit modele cu efecte mixte liniare pentru a analiza diferențele în rezistența la înot prelungită. În toate modelele, valorile U crit au fost utilizate ca variabilă de răspuns, iar identitatea individuală a fost inclusă ca efect aleatoriu pentru a ține cont de măsurători multiple de înot pe individ. Deoarece performanța și măsurile fiziologice se amplifică adesea alometric cu dimensiunea, U crit și lungimea peștilor au fost incluse ca răspuns transformat în log și, respectiv, variabile explicative. În toate analizele, timpii de înot mai mici de trei minute au fost permise, deoarece au fost considerate un eșec al procesului (de exemplu, din cauza pierderii motivației). Toate modelele au fost potrivite folosind funcția „lme” din pachetul „nlme”, Programul R v2.15 (R Core Team 2013).
În primul rând, am testat diferențele sexuale generale în ceea ce privește performanța la înot, adăugând sexul ca factor explicativ la structura modelului mixt menționat mai sus.
În al doilea rând, am analizat efectul sarcinii asupra femeilor incluzând, ca factori explicativi, stadiul sarcinii (AP, MP și VP) și populația (GH, GL, LOL și UPL). Interacțiunile dintre cele două nu au fost semnificative și, prin urmare, au fost eliminate.
În al treilea rând, ne potrivim două modele de diferențe în înotul prelungit între populații. Primul model a implicat doar diferențele naturale ale populației în raport cu GH versus GL (inclusiv ambele sexe) pentru a examina efectul adaptării istorice la prădare pe baza genetică a capacității de înot prelungite. Al doilea a implicat diferențe specifice sexului între toată populația (GH, GL, LOL, UPL) pentru a explora influența adaptării istorice față de istoria recentă a adaptării la prădare, după cum sa explicat anterior. În ambele modele, populația de origine a fost inclusă ca factor fix explicativ, precum și interacțiunea acesteia cu lungimea jurnalului pentru a testa diferențele de scalare alometrică între populații, dar a fost eliminată dacă nu semnificativă.
Rezultate
Efectul genului și al sarcinii
În general, bărbații au avut valori medii de înot prelungit (U crit) mult mai mici decât femelele, indiferent de populație (35,904 ± 0,796 comparativ cu 31,347 ± 0,764), iar acest lucru a fost semnificativ (-8,34 ± 3,236 t = -2,577, P = 0,011 ).
La femei, nu au existat interacțiuni semnificative între stadiul sarcinii, lungimea și populația, astfel încât acele interacțiuni au fost eliminate din analize. Modelul simplificat arată că viteza medie de înot critică (U crit) a femelelor care tocmai au avut așternutul (peștii AP pot fi considerați „neîncărcați”) a fost semnificativ mai mare decât oricare dintre femelele care au fost foarte însărcinate (AP vs. VP: efect = 0,129 ± 0,063, t 141 = 2,038, P = 0,043) sau pești care au fost la mijlocul sarcinii (AP vs. MP: efect = 0,166 ± 0,047, t 141 = 2,471, P = 0,015; Fig. 2). Acest lucru sugerează un efect puternic al sarcinii asupra performanței la înot la peștii femele. Cu toate acestea, pește în mod neașteptat care tocmai a fost pe cale să nască (VP) nu s-a diferit de peștii care erau doar la jumătatea sarcinii (MP) (VP vs. MP: efect = -0,013 ± 0,058, t 141 = -0,223, P = 0,824 ), sugerând că chiar și niveluri mici de sarcină pot afecta puternic performanțele de înot.
Diferențele de rezistență la înot (U crit) între toate cele patru populații de guppy (GH cu predare ancestrală ridicată, GL cu predare redusă naturală și LOL și UPL cu predare scăzută introduse) care prezintă etape de sarcină separate: pește neîncărcat (AP), mijlocul sarcinii), iar peștele gravid în stadiul din urmă (VP). Barele indică erori standard.