Streszczenie - BIOL

Julita Sadowska
Związek wydajności reprodukcji i tempa metabolizmu podstawowego
a ewolucja stałocieplności u ssaków
Streszczenie
Stałocieplność jest jedną z ważniejszych cech fizjologicznych jaka pojawiła się w historii
filogenetycznej ssaków. Pomimo wszystkich korzyści jakie niesie ze sobą możliwość ciągłego
utrzymywania wysokiej, stałej temperatury ciała, taki sposób gospodarowania energią jest
niezwykle kosztowny. Dzieje się tak, ponieważ w przypadku zwierząt stałocieplnych,
podstawowe koszty podtrzymania organizmu przy życiu (podstawowe tempo metabolizmu,
BMR) są utrzymywane nieustannie na wysokim poziomie. Sformułowano wiele hipotez
starających się wyjaśnić możliwe mechanizmy prowadzące do powstania stałocieplności, jednak
najnowsze z nich koncentrują swoją uwagę na różnych formach opieki rodzicielskiej, które
mogły zapoczątkować ten proces. Jedna z hipotez, model Wydolności Asymilacyjnej zakłada, że
wysoki BMR (i produkcja ciepła) powstał jako produkt uboczny selekcji na inną cechę, nie
związaną bezpośrednio z termoregulacją. Według modelu możliwość utrzymania wysokich
dziennych wydatków energetycznych, pozwalających rodzicowi na intensywną opiekę nad
potomstwem (głównie w formie zapewniania pożywienia i obrony gniazda) przez długi czas
(kilkanaście dni, tygodni) była cechą preferowaną przez dobór. Jeżeli przewidywania modelu są
prawdziwe, to pomiędzy BMR a efektywnością opieki rodzicielskiej u ssaków powinna istnieć
dodatnia korelacja genetyczna.
Celem
mojej
pracy
było
przetestowanie
Modelu
Wydajności
Asymilacyjnej.
Wykorzystałam do tego myszy pochodzące z długoterminowego eksperymentu selekcyjnego
prowadzonego w kierunku wysokiego (linia H-BMR) i niskiego tempa BMR (linia L-BMR).
Użycie zwierząt pochodzących ze sztucznej selekcji niesie ze sobą wiele korzyści, jak wysokie
zróżnicowanie między liniami interesującej nas (selekcjonowanej) cechy, czy możliwość
oddzielenia efektów środowiskowych od tych o czysto genetycznym podłożu. Pomimo
wszystkich zalet, nie jest to metoda wolna od problemów. Ponieważ w większości przypadków
wybór osobników, czyli selekcja na daną cechę następuje na wczesnych etapach życia (w tym
przypadku w wieku 12 tygodni), nie można automatycznie zakładać, że również u starszych
osobników cecha będzie utrzymywana na niezmienionym poziomie. Nawet ta sama cecha
w różnym wieku i okolicznościach (np. po przebytej reprodukcji) może być efektem działania
zupełnie innych genów. Dlatego też w Rozdziale I zajmuję się problemem długookresowego
(w tym także po zmianie stanu fizjologicznego) utrzymywania się dywergencji w poziomie BMR
między selekcjonowanymi liniami myszy. W prostym eksperymencie z grupą dziewiczych samic
(kontrola) z obydwu linii, oraz grupą po reprodukcji udało mi się pokazać, że zróżnicowanie
BMR jest utrzymywane na zbliżonym poziomie do tego zmierzonego w 3. miesiącu życia
zwierząt, zarówno w grupie kontrolnej jak i w przypadku samic po reprodukcji. Rezultaty te
pokazują, że opisany eksperyment selekcyjny stanowi dobry model do testowania korelacji BMR
- wydajność opieki rodzicielskiej.
W kolejnym etapie mojej pracy zajęłam się zmierzeniem efektywności opieki
rodzicielskiej myszy o genetycznie zdeterminowanym niskim i wysokim
BMR - najpierw
poprzez pomiar tempa wzrostu młodych (Rozdział II), a następnie oszacowując ilość oraz jakość
produkowanego przez samice mleka (Rozdział III). W obu eksperymentach każda z matek
wychowywała mioty składające się z 8 młodych (4 z linii H-BMR, 4 L-BMR, przy czym żadne
nie było jej własnym potomstwem) do 14. dnia ich życia. Taka konstrukcja rodzin pozwoliła na
oddzielenie wypływu dwóch czynników mogących wpływać na wzrost młodych: linii matki i
linii pochodzenia potomstwa. Wyniki eksperymentu pokazały, że samice o wysokim BMR
wychowują cięższe mioty, jednak samo pochodzenie potomstwa (linia selekcyjna) również nie
pozostaje bez znaczenia - młode z linii H-BMR rosły szybciej niż ich rówieśnicy z linii L-BMR.
Należałoby spodziewać się, że mechanizmem leżącym u podstaw szybszego wzrostu młodych
wychowywanych przez matki H-BMR jest zdolność tych ostatnich do produkcji większej ilości
lub lepszej jakości mleka. Rezultaty kolejnego eksperymentu pokazały, że myszy o wysokim
BMR, mimo braku istotnych różnic w składzie mleka, faktycznie produkują go w szczycie
laktacji więcej. Wynik taki można uzasadniać większymi przewodami pokarmowymi tych
zwierząt, i co za tym idzie, ich wyższą wydolnością asymilacji energii z pożywienia.
Wszystkie powyższe dane są spójne z założeniami Modelu Wydolności Asymilacyjnej
i sugerują, że efektywna opieka nad potomstwem jest genetycznie skorelowana z wielkością
narządów wewnętrznych (i co za tym idzie poziomem metabolizmu podstawowego) i mogła być
cechą podlegającą doborowi naturalnemu, w wyniku którego wyewoluowała stałocieplność.