Аллометрическая инженерия
Аллометрическая инженерия — это процесс экспериментального изменения масштабных соотношений размера или формы тела в популяции организмов. Точнее, процесс экспериментального нарушения жесткой ковариации, очевидной среди составляющих признаков сложного фенотипа, путем изменения дисперсии одного признака относительно другого. Обычно размер тела является одним из двух признаков. Измерения двух характеристик нанесены на график друг против друга, а соотношение масштабирования можно представить как: . Манипуляции такого рода изменяют отношения масштабирования либо путем смещения точки пересечения ( b ), наклона ( m ) или того и другого, чтобы создать новые варианты ( см. в разделе «Аллометрия» более подробную информацию ). Эти новые варианты затем можно будет протестировать на предмет различий в производительности или физической форме. Путем тщательного тестирования можно последовательно протестировать каждый компонент набора признаков, чтобы определить, как каждая часть способствует функционированию всего сложного фенотипа и, в конечном итоге, приспособленности организма. Этот метод позволяет сравнивать биологические группы, различающиеся по размеру, или между ними, корректируя морфологию, чтобы она соответствовала друг другу, и сравнивая их характеристики. [1]
Примеры и применение
[ редактировать ]Гипотеза Лака
[ редактировать ]Аллометрическая инженерия использовалась для проверки гипотезы Дэвида Лэка на ящерице Sceloporus occidentalis . [1] В этом исследовании две популяции были «сконструированы» так, чтобы соответствовать морфологии другой, путем манипулирования количеством яичного желтка, устраняя эффект разницы в размерах между группами. После манипуляций они обнаружили, что скорость обратно пропорциональна размеру тела.
Природа против воспитания
[ редактировать ]Материнские вложения были «аллометрически спроектированы» путем хирургического удаления яичников у тараканов ( Diploptera punctata ). [2] Это эффективно сократило количество потомков и увеличило выделение ресурсов каждому потомку. Они соединили эту манипуляцию с групповым эффектом (более быстрое развитие в больших группах) и обнаружили, что материнские инвестиции могут преодолеть групповой эффект.
Половой отбор
[ редактировать ]Самец длиннохвостой вдовицы ( Euplectes progne ) имеет исключительно длинные рулевые перья, примерно полметра в длину. [3] Хвостовые перья самцов были обрезаны и склеены, а перья с искусственно увеличенной длиной хвоста обеспечивали наибольшее количество спариваний, демонстрируя предпочтение самок.
Естественный отбор
[ редактировать ]У мухи Zonosemata vittigera на крыльях имеется полосатый рисунок, который, как было обнаружено, имитирует движения прыгающего паука. Грин и др. разработали новые фенотипы, нарушив корреляцию между поведением и морфологией, разрезав и пересадив крылья этой мухи обыкновенной комнатной мухе . [4] Эта манипуляция продемонстрировала, что именно поведение в сочетании с рисунком полос удерживает пауков-прыгунов от нападения, но не других хищников.
Методы
[ редактировать ]Текущие виды использования включают усечение или обрезку, манипуляции с желтком, гормональную терапию, материнское выделение, манипуляции с температурой или изменение состояния питания. [5] У каждого метода, несомненно, есть свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать перед планированием эксперимента, но эти методы открывают новые возможности исследований в сравнительной и эволюционной биологии.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Синерво, Б.; Хьюи, Р. (1990). «Аллометрическая инженерия: экспериментальная проверка причин межпопуляционных различий в производительности» (PDF) . Наука . 248 (4959): 1106–1109. Бибкод : 1990Sci...248.1106S . дои : 10.1126/science.248.4959.1106 . ПМИД 17733374 . S2CID 3068221 .
- ^ Холбрук, Г.; Шаль, К. (2004). «Материнские инвестиции влияют на фенотипическую пластичность потомства у живородящего таракана» . ПНАС . 101 (15): 5595–5597. Бибкод : 2004PNAS..101.5595H . дои : 10.1073/pnas.0400209101 . ПМЦ 397435 . ПМИД 15064397 .
- ^ Андерссон, Мальте (1982). «Самка выбирает чрезвычайную длину хвоста у вдовицы». Природа . 299 (5886): 818–820. Бибкод : 1982Natur.299..818A . дои : 10.1038/299818a0 . S2CID 4334275 .
- ^ Грин, Э.; Орсак Л. и Уитмен Д. (1987). «Тефритидная муха имитирует территориальные проявления своих прыгающих хищников-пауков». Наука . 236 (4799): 310–312. Бибкод : 1987Sci...236..310G . дои : 10.1126/science.236.4799.310 . ПМИД 17755555 . S2CID 17023853 . см.: Тефритидная муха .
- ^ Синерво, Б. (1993). «Влияние размера потомства на физиологию и историю жизни». Бионаука . 43 (4): 210–218. дои : 10.2307/1312121 . JSTOR 1312121 .