מניפולציה ניסויית של גודל הגוף על הערכת יחסי דרוג מורפולוגי ב תסיסנית</em
Summary
יחסים דרוג מורפולוגי ללכוד ולתאר בצורה האורגניזם. אנו מציגים שיטה למדידת יחסים דרוג מורפולוגיים במגוון הטבעי של הגוף גדלים חרקים מותמרים מלא. בעזרת מניפולציה פשוטה דיאטה נגדיל את התפלגות הגדלים תכונה, המתיר תיאור מדויק של כיצד הצורה והגודל שיתוף להשתנות.
Abstract
קנה המידה של חלקי גוף היא תכונה מרכזית של מורפולוגיה חיים 1-7. בתוך מינים, תכונות מורפולוגיות צריך להיות בפרופורציות נכונה לגוף עבור האורגניזם לתפקד; אנשים גדולים יש בדרך כלל חלקי גוף גדולים ואנשים קטנים בדרך כלל יש חלקי גוף קטנים יותר, כגון צורה הגוף הכולל נשמר על פני מגוון של גדלים בגוף הבוגר. הדרישה הפרופורציות הנכונות אומר כי אנשים בדרך כלל בתוך מין וריאציה התערוכה נמוך בגודל תכונה יחסית. לעומת זאת, גודל תכונה יחסית יכולים להשתנות באופן דרמטי בין המינים היא המנגנון העיקרי שבאמצעותו המגוון הצורני הוא מיוצר. במהלך המאה עבודה השוואתי הקימה אלה תוך דפוסי interspecific 3,4.
אולי הגישה הנפוצה ביותר כדי לתאר את זה הוא וריאציה על מנת לחשב את היחס בין גודל דרוג של שני מאפיינים מורפולוגיים באמצעות המשוואה y = allometric bxα, כאשר x ו-y הם בגודל של שתי תכונות, כגון גודל איבר בגוף 8 , 9. משוואה זו מתארת בתוך קבוצה (למשל, מינים, האוכלוסייה) דרוג היחסים בין שתי תכונות כמו שני משתנים בגודלם. התחבר שינוי של המשוואה הזאת מייצרת משוואה ליניארית פשוטה, log (y) = log (b) + αlog (x) ו – log-log מגרשים בגודל של תכונות שונות בין פרטים מאותו מין בדרך כלל לחשוף דרוג ליניארית עם ליירט של יומן (ב) ו מדרון של α, נקרא "מקדם allometric '9,10. וריאציה מורפולוגי בין קבוצות מתואר על ידי ההבדלים ביחס מיירט דרוג מדרונות זוג או תכונה מסוימת. כתוצאה מכך, וריאציה של פרמטרים של המשוואה allometric (ב ו – α) באלגנטיות מתאר את השינוי צורה בשבי הקשר בין גודל איבר בגוף בתוך ובין קבוצות ביולוגיות (ראה 11,12).
לא כל התכונות בקנה מידה ליניארי אחד עם השני או עם גודל הגוף (למשל, 13,14) לפיכך, יחסים דרוג מורפולוגית הם אינפורמטיבי ביותר כאשר הנתונים לקוחים מתוך מגוון רחב של גדלים תכונה. כאן אנו מתארים כיצד מניפולציה פשוטה של הניסוי בתזונה יכול לשמש כדי להפיק את מלוא טווח גודל הגוף חרקים. זה מאפשר הערכה של היחסים דרוג מלא עבור זוג נתון של תכונות, המאפשר תיאור מלא של איך covaries צורה עם גודל השוואה החזקה של יחסים בין קבוצות דרוג פרמטרים ביולוגיים. למרות שאנו מתמקדים תסיסנית, המתודולוגיה שלנו צריכה להיות ישימה לכל חרק מותמרים כמעט במלואה.
Protocol
Discussion
דרוג מורפולוגי כבר את הנושא של לימוד אינטנסיבי בביולוגיה אבולוציונית במשך קרוב למאה שנה. לאחרונה, בסיס סמוך של התקנה של צמיחה דרוג הפך חשוב יותר ויותר בפיתוח, פיזיולוגיה וגנטיקה (למשל, לראות ביקורות על 12,15,23-25). המתודולוגיה שלנו מאפשר אמידה של יחסים דרוג מורפולוגית פני טווח שלם של תכונה וגדלים הגוף. זה יכול להיות חשוב, כמו גודל תכונה אולי לא בקנה מידה ליניארי עם גודל הגוף (למשל, 13,14). עם זאת, זה לא יכול להיות ברור אם בעלי חיים שגדלו רק בתנאי מעבדה אידיאלית.
אף על פי פרוטוקול שלנו פותחה במפורש כדי לאפשר הערכה של הקשר כנף גוף בגודל דרוג ב תסיסנית, ניתן להשתמש בו עם שינוי, תכונה מסוימת כדי לאמוד את הקשר דרוג עבור כל תכונה מורפולוגיים זבובים. כמו כן, דיאטה יכולה מניפולציה סביר לשמש כדי להפיק את מלוא טווח הגדלים תכונה גוף אחרים חרקים מותמרים מלא; יישומים כאלה פשוט דורשות לדעת מתי E MVW מושגת וליישם את המניפולציה בנקודת ontogeny.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחקר המתואר במחקר זה נתמך על ידי מענק קרן המדע הלאומית (DEB-0805818) כדי WAF, AWS ומזהה מחקר זה נתמך גם על ידי מענקים IOS-0845847 אל AWS, IOS-0919855 אל AWS לבין הזהות IOS-0920720 ל WAF
References
- Schmidt-Nielsen, K. . Scaling: Why is animal size so important. , (1984).
- Calder, W. A. . Size, function and life history. , (1984).
- Huxley, J. S. . Problems of relative growth. , (1932).
- Gould, S. J. Allometry and size in ontogeny and phylogeny. Biol. Rev. 41, 587-640 (1966).
- Alberch, P., Gould, S. J., Oster, G. F., Wake, D. B. Size and shape in ontogeny and phylogeny. Paleobiology. 5, 296-317 (1979).
- Thompson, D. W. . On growth and form. , (1917).
- Klingenberg, C. P. Heterochrony and allometry: The analysis of evolutionary change in ontogeny. Biol. Rev. 73, 79-123 (1998).
- Dubois, E. Sur le rapport de l’encéphale avec la grandeur du corps chez les Mammiferes. Bull. Soc. Anthropol. 8, 337-374 .
- Huxley, J. S., Teissier, G. Terminology of relative growth. Nature. 137, 780-781 (1936).
- Huxley, J. S. Constant differential growth-ratios and their significance. Nature. 114, 895-896 (1924).
- Shingleton, A. W., Frankino, W. A., Flatt, T., Nijhout, H. F., Emlen, D. J. Size and shape: The developmental regulation of static allometry in insects. BioEssays. 29, 536-548 (2007).
- Frankino, W. A., Emlen, D., Shingleton, A. W., Garland, T., Rose, M. Experimental approaches to studying the evolution of morphological allometries: The shape of things to come. Experimental evolution: Concepts, methods, and applications. , (2009).
- Emlen, D. J. Artificial selection on horn length-body size allometry in the horned beetle Onthophagus acuminatus. Evolution. 50, (1996).
- Emlen, D. J., Nijhout, H. F. The development and evolution of exaggerated morphologies in insects. Annu. Rev. Entomol. 45, 661-708 (2000).
- Shingleton, A. W. Body-size regulation: Combining genetics and physiology. Curr. Biol. 15, 825-827 (2005).
- Nijhout, H. F., Davidowitz, G., Roff, D. A. A quantitative analysis of the mechanism that controls body size in Manduca sexta. J. Biol. 5, 16.11-16.15 (2006).
- Davidowitz, G., Nijhout, H. F. The physiological basis of reaction norms: The interaction among growth rate, the duration of growth and body size. Integr. Comp. Biol. 44, 443-449 (2004).
- Stieper, B. C., Kupershtok, M., Driscoll, M. V., Shingleton, A. W. Imaginal discs regulate developmental timing in Drosophila melanogaster. Dev. Biol. 321, 18-26 (2008).
- Colombani, J. A nutrient sensor mechanism controls Drosophila growth. Cell. 114, 739-749 (2003).
- Mirth, C. K., Riddiford, L. M. Size assessment and growth control: How adult size is determined in insects. BioEssays. 29, 344-355 (2007).
- Thissen, J. P., Ketelslegers, J. M., Underwood, L. E. Nutritional regulation of the insulin-like growth factors. Endocr. Rev. 15, 80-101 (1994).
- Boots, M., Begon, M. Resource limitation and the lethal and sublethal effects of a viral pathogen in the Indian meal moth, Plodia interpunctella. Ecol. Entomol. 19, 319-326 (1994).
- Shingleton, A. W., Mirth, C. K., Bates, P. W. Developmental model of static allometry in holometabolous insects. Proc. R. Soc. B. 275, 1875-1885 (2008).
- Stern, D. L., Emlen, D. J. The developmental basis of allometry in insects. Development. 126, 1091-1101 (1999).
- Emlen, D. J., Allen, C. E. Genotype to phenotype: Physiological control of trait size and scaling in insects. Integr. Comp. Biol. 43, 617-634 (2003).
