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Articles by R. Craig Stillwell in JoVE
JoVE General
의 형태학의 스케일링 관계를 추정 바디 크기의 실험 조작 Drosophila
1Department of Biology & Biochemistry, University of Houston, 2Department of Zoology, Michigan State University
형태학의 스케일링 관계는 캡처 organismal 모양을 설명합니다. 우리는 완전히 metamorphic 곤충의 몸 크기의 자연 범위에 걸쳐 형태학의 스케일링 관계를 측정하는 방법을 제시한다. 우리는 모양과 크기가 공동 다양 어떻게 정확한 설명을 허용, 특성 크기의 분포를 증가하는 간단한 다이어트 조작을 사용합니다.
Other articles by R. Craig Stillwell on PubMed
수명 및 사망률의 유전자 아키텍처: 두 씨앗 먹이 딱정벌레의 근 친 중에 성별과 종족 차이
우리는 성인 수명 및 사망률 두 씨앗 딱정벌레 종, Callosobruchus maculatus 및 고정자 limbatus의 근 친 부하 검사. 근 친 부하 남성 사이 상당히 다릅니다 및 C. maculatus-타고 난된 암컷의 수명은의 두 연구 인구에 있는 여자는 9-13 %outbred 암컷의 수명 보다 짧은 반면 남성은 타고 난된의 수명 outbred 남성 수명에서 차이가 없었다. 여성 수명에 근 친의 효과 크게 사망률 곡선의 기울기의 증가 때문. 반면, 근 친 미 limbatus-수명을 타고 난된 딱정벌레의 수명에 작은 영향을 있던 outbred 딱정벌레 보다 짧은 약 5%만 남녀 간의 근 친 중에 차이가 없었다 했다. 평균 수명에 대 한 근 친 부하는 약 0.4-0.6 위한 여성 C. maculatus haploid 생식 체와 둘 다 남성과 암컷 초파리에 대 한 일반적으로 얻은 예상 범위 내의 모든 S. limbatus의 약 0.2-0.3 치명적인 등가물. 그러나, 돌연변이 축적 모델 예측에 반하는 사망률에 영향을 미치는 loci의 근 친 부하 사망률 증가의 초기 속도에 근 친의 효과도 불구 하 고 어느 종족에 나이로 증가 하지 않았다. 이 사망 율 나 이와 함께 만나는 outbred와 타고 난 딱정벌레에 대 한 사망률 고원에 융합 때문에.
Rensch Bergmann를 충족 하는 경우: 위도 함께 체계적으로 성적 크기 동종이 형 변경 합니까?
Bergmann의 규칙과 Rensch의 몸 크기 변화의 일반적인 대규모 패턴을 설명 하지만 그들의 근본적인 원인은 애매 남아 있다. Bergmann의 규칙 (또는 추운 기후에서) 더 높은 위도에서 유기 체는 더 큰 상태. 남성 바디 크기의 다릅니다 (또는 진화 적으로 다른) 종, 남성 크기 여성 크기에 되돌아간 경우 슬로프 1 보다 큰 결과 중 이상 여성의 몸 크기 Rensch의 규칙은 상태. 우리는 종 내에서 인구 가운데 Rensch의 규칙에 해당 패턴을 조사 하 고 평가 Bergmann의 규칙에 그들의 가능한 관계 섹스 특정 위도 신체 크기 clines 척추 동물 및 무척 추 동물의 출판된 연구를 사용 합니다. Bergmann의 연속체를 찾았습니다 이전 연구 결과와 일치, (더 높은 위도에 더 큰: 58 종) Bergmann 몸 크기 clines 대화 (낮은 위도 큰: 40 종). 위도 무시 하 고, 남성 크기는 동종이 형 성적 크기 intraspecific 변형 일반적으로 Rensch의 규칙을 준수 하지 않는 제안 98 종의 유일한 55 여성 크기 보다 더 많은 변수. 반면, 종 (98 66) 남성 위도 바디의 상당한 대다수 크기 clines 했다 그 암컷 보다 가파르게. 이 패턴은 Rensch의 규칙의 위도 버전 일치 하 고 위도 함께 체계적으로 달라 지는 몇 가지 요소는 생산 하는 종 내에서 인구 가운데 Rensch의 규칙에 대 한 책임 제안 합니다. 근본적인 메커니즘을 식별 하는 것은 섹스 관련 자연 그리고 신체 크기에 성적 선택의 위도 변화를 측정 하는 연구 요구할 것 이다.
씨앗 먹이 딱정벌레의 동종이 형 성적 크기에 환경에 미치는 영향
동종이 형 성적 크기 동물에 광범위 하 게 하지만 종 중과 종 내에서 인구 가운데 상당히 다릅니다. 이 변화의 대부분 여성 대 남성에 선택에 대 한 분산으로 인해 간주 됩니다. 그러나 환경 변수 영향 수을 암컷과 수 컷의 개발 다르게, 동종이 형의 변형 생성. 여기 계승 실험 디자인을 사용 하 여 동시에 시드 비틀, Callosobruchus maculatus의 성적 동종이 형에 양육 호스트 및 온도 효과 검사. 남녀의 phenotypic 소성 온도 뿐만 아니라 양육 호스트, 성적 동종이 형;에 상당한 온도 유도 된 변화를 만드는 양육에 대 한 응답 몸 크기의 차이 찾았습니다. 암컷은 모든 온도에서 남성 보다 더 큰 하지만이 동종이 형의 정도 낮은 온도에서 가장 작은. 동종이 형이이 변화 성장 속도에 온도의 영향의 성별 차이 때문 이었고 개발 시간의 소성 성적 차이 때문이 아니라. 또한, 성별 비율 (비율은 남성) 온도 감소와 함께 감소 하 고 가장 낮은 온도에서 여성 기울게 되었다. 이 동종이 형의 온도 유도 변화는 잠재적으로 여성 대 남성의 비 무작위 애벌레 사망률 변경 제안 합니다. 비록 대부분의 연구는 동종이 형 약간 달라 집니다 가정이 연구의 가장 중요 한 의미가는 동종이 형 성적 크기, 정도에 상당한 intraspecific 변화를 생성할 수 있습니다 온도 양육은 종 내에서. 미래 연구 phenotypic 소성 몸 크기의 성적 차이 결과 여부에 초점을 맞추어야 온도 또는 여부를 그들은 단순히 남성과 여성 간의 비 적응 발달 차이의 결과 반영에 환경 변화에 대 한 섹스의 적응형 canalization의.
복잡 한 세상에서 Phenotypic 소성: 시드 딱정벌레의 피트 니스 구성 요소에 음식과 온도 인터랙티브 효과
Phenotypic 소성의 대부분의 연구 생물 고기에 개별 환경 요인의 영향을 조사. 그러나, 미생물 성장, 개발 및 생활 역사에 영향을 미칠 여러 환경 요인 상호 작용할 수 있는 생태 적으로 복잡 한 세계에 존재 한다. 여기, multifactorial 실험적인 디자인을 사용 하 여, 우리 검사 두 환경 요인의 개별적이 고 인터랙티브 효과 호스트 종 (Vigna 라, Vigna angularis Vigna unguiculata) 및 온도 (20, 25, 30, 35도 C), [부르키나파소 (BF)와 남 인도 (SI)] 두 개의 인구 성장과 생활 역사 특성에 양육 씨 벌레, Callosobruchus maculatus의. 딱정벌레의 두 연구 인구 양육 호스트 및 온도에 다르게 반응. 우리는 또한 양육 호스트 및 신체 크기, 성장 속도 여성 평생 fecundity 하지만 없는 애벌레의 개발 시간이 나 애벌레 survivorship 온도 사이의 중요 한 상호 작용을 발견. 상호 작용은 성장률;에 대 한 가장 명백한 호스트 간의 성장 속도의 차이 온도 증가 함께 증가 했다. 그러나, 호스트 차이의 세부 정보 사이 우리의 두 개의 연구 인구; 달랐다 정도는 unguiculata 대 unguiculata 대는 정도 최악의 호스트 반면 angularis 대 또는 BF 딱정벌레에 대 한 더 높은 온도에서 증가 라 대 보다 더 나은 호스트는 SI 딱정벌레에 대 한 더 높은 온도에서 증가 했다. 우리는 또한 그 신체 질량, 성장의 heritabilities 속도 fecundity 양육 호스트와 온도, 유사 했다 고 간 온도 유전적 상관 관계 양육 호스트, 유전자 아키텍처는 일반적으로 제안에 의해 영향을 받지는 안정적인 양육 조건에 걸쳐 발견. 우리의 연구의 가장 중요 한 발견은 여러 환경 요인 유기 체 성장 하지만 상호 작용의 정도 및 따라서 phenotypic 소성의 복잡성의 정도 영향을 상호 작용할 수 있는, 특성 및 인구 사이 다릅니다.
신체 크기와 시드 먹이 딱정벌레의 동종이 형 성적 크기 지리적 변화
위도 된 많은 동물의 신체 크기에 따라 다릅니다: 몸 크기는 더 높은 위도 (Bergmann의 규칙)에 더 큰 또는 더 높은 위도 (대화 Bergmann 규칙) 작은. 그러나, 이러한 패턴 기본 원인은 이해 가난 하 게 됩니다. 또한, 연구는 거의 어떻게 성적 크기 탐구 동종이 형 위도 따라 달라진 다. 여기 우리 본문 크기 그리고는 씨앗 먹이 비틀 고정자 limbatus, 위도 38도 범위 따라 95 위치에서 수집의 동종이 형 성적 크기의 지리적 변화를 조사 합니다. 우리 환경 요인에서 clines 몸 크기의 지리적 패턴을 설명 하는 적절 한 지 여부를 테스트 하려면 14 변수를 검사 합니다. 신체 크기와 S. limbatus의 동종이 형 성적 크기 위도;와 상당히 다양 그를 찾았습니다. 딱정벌레 작은 하지만 더 dimorphic 낮은 위도 했다. 몸 크기는 clines 온도에서 위도 기울기에 의해 생산 됩니다 일반적으로 인정 된 가설에 반하는 말은 온도에 그라데이션으로 상관 하지. 대신, 우리는 세 요인 몸 크기에 클라인을 설명 하기 위해 충분 한 했다 발견: 호스트 공장 씨앗 크기 clinal 변형 수 분 (습도), 및 비수기 (습도, 강수량, 온도의 차이). 우리는 또한 수 분 혼자는 클라인을 설명 하기에 충분 했다 비록 동종이 형 성적 크기에에서 클라인 그라데이션, 수 분에 의해 부분적으로 설명할 수는 발견. 다른 생태 또는 환경 변수 반드시 여성의 몸 크기를 비교 하는 남성에 선택의 차이에 기여 해야 합니다. 우리 연구의 주요 의미는 남녀 다, 몸 크기에 clinal 변화의 규모 동종이 형 성적 크기, 위도 변화를 만드는 씨앗 딱정벌레의 몸 크기에 clines 확률이 호스트 씨앗 크기, 물 가용성, 그리고 계절의 변화에 의해 영향을.
선택 씨앗 먹이 비틀 더 낮은 온도에서 더 큰 신체 크기에 찬성 하지 않습니다
많은 동물의 몸 크기는 위도, Bergmann의 규칙 (Bergmann clines)으로 알려진 현상 증가 함께 증가 합니다. 평균 온도에서 위도 그라디언트는 자주 온도 covaries 위도, 함께 체계적으로 온도 선택 본문 크기에 중재 여부와 어떻게 하는 것은 분명 하기 때문에이 패턴의 근본 원인으로 간주 됩니다. 가설을 더 큰 되는 "상대" 장점을 우리 씨앗 비틀, 고정자 limbatus, 인공 선택을 통해 크기를 조작 하는 어떤 시체의 복제 라인의 피트 니스는 비교 쿨러의 온도에서 가장 큰 테스트를 ("큰," 컨트롤"과"작은"라인), 낮은 (22도 C) 및 높은 (34 섭씨 온도) 온도에서 발생 하는 경우. 대형 바디 딱정벌레 (대형 선)을 개발 하 긴 했다지만, 했다 fecundity, 평생 최고와 최고의 피트 니스 (r(C)), 낮은 및 높은 온도에서. 그러나, 대형 및 소형 라인 사이의 상대적인 차이 온도 (복제 2)로 변경 하지 않은 또는 높은 온도 (복제 1), 반대 되는 작은 것을 기준으로 대형 피트 니스 이용 온도 증가 함께 감소 됩니다 예측에 가장 큰 했다. 우리의 결과이 씨 벌레의 두 개의 이전 연구 결과와 일치 하지만 본문 크기에 온도 중재 선택 Bergmann clines 생산에 큰 기여는 것이 좋습니다 이전 연구 결과와 일치 하지 않습니다. 우리는 다른 환경 및 생태 변수 위도 함께 covary를 더 생성 Bergmann clines 자연 선택에 그라디언트를 생산할 가능성이 있습니다 결론 지었다.
Phenotypic 소성의 성별 차이 영향을 곤충에 동종이 형 성적 크기의에서 변화: 진화 생리학에서
남성과 여성은 거의 모든 동물의 그들의 신체 크기, 동종이 형 성적 크기 (SSD) 라는 현상이 다. SSD의 방향과 정도 taxa, 종 내에서 인구 가운데 등 마다 상당히 다릅니다. 이 변화의 상당한 금액 본문 크기 소성 섹스 차이 때문 이다. 우리는 이러한 성별 차이의 변화 성장 속도 개발 시간 및 이러한 차이 (예를 들어, 내 분 비 시스템에의 한 규제의 섹스 차이)의 생리 적 조절에 소성의 성별 차이 파악 하 여 생성 되는 방법을 검사 합니다. 우리 소성 특색 강한 선택 (적응형 canalization)에서 가장 낮은 될 것 이라고 예측을 포함 하 여가 소성의 성 차이 설명 하기 위해 제안 된 적응 가설을 탐구 하거나 특색 강한 방향 선택 (상태 의존성), 하지만 몇 가지 연구에서 이러한 가설을 테스트에 대 한 가장 큰. Proximate와 최종 장치를 결합 하는 연구 SSD에 이해 변화에 대 한 큰 약속을 제공 하 고 섹스가 곤충의 몸 크기 소성의 차이.
나 방의 동종이 형 성적 크기의 진화에 대 한 발달 관점
남성과 여성은 거의 모든 생물의 몸 크기, 동종이 형 성적 크기 (SSD) 라는 현상의에서 성적 차이 전시. 수 성장 및 개발, 제어 하는 같은 유전자를 공유 하는 불구 하 고 다양 한 크기에 남녀 진화 하는 방법 따라서 일반적인 유전자 아키텍처 애매 남아 있다. 여기, 우리는 나 방 애벌레의 개발의 마지막 단계에서 크기를 조절는 남녀 사이 차이가 고 따라서 아마 용이 하 게, 보다는 오히려 SSD의 발전을 방해 하는 생리 적 메커니즘의 유전자 아키텍처 (heritabilities 및 유전 상관 관계)을 보여줍니다. 우리는 더 내 분 비 시스템 SSD 생성에 중요 한 역할을 보여줍니다. 우리의 결과 궁극적으로 성인에서 SSD를 생산 하 고 개발 하는 동안 생리 적 과정을 기본 유전자 구조의 지식을 다양 한 크기의 남성과 여성 생물의 진화 하는 방법을 명료 수 입증.
섹스가 신체 크기를 제어 하는 메커니즘의 Phenotypic 소성의 차이: 동종이 형 성적 크기에 대 한 의미
학위 또는 동종이 형 성적 크기 (SSD)의 방향으로 종 중과 종 내에서 인구 가운데 상당히 다릅니다. 이 변이 유전자 기반 부분 이지만 그것의 많은 아마 남녀 신체 크기 소성의 차이 전시 예정 이다. 여기, 우리 나 방 및 다른 온도에서 다른 다이어트 자질에 reared 섹스 관련 본문 크기 소성을 전시할 예정 이다 가설 테스트 hawkmoth, Manduca sexta를 사용 합니다. 또한, 우리는 잠재적으로 알려진이 곤충의 몸 크기를 조절 하는 세 개의 생리 적 변수를 검사 하 여 섹스 관련 소성을 만들 proximate 메커니즘 찾아보기: 성장 율, (corpora allata에서 청소년 호르몬 분 비의 중단 조치) 하는 중요 한 무게와 성장 (ICG; 중요 한 무게와 pupation와 변 태를 조절 하는 ecdysteroids의 분 비는 시간 간격을 측정 하는)의 간격. 찾았습니다. 피크 애벌레 대량의 남성과 여성의 섹스 관련 소성 온도 나 다이어트에 대 한 응답에서을 전시 하지 않았다. 그러나, 남녀 섹스 관련 소성 크기; 제어 메커니즘에 전시 했 어 남성 및 여성 성장 속도에 섹스 관련 소성을 전시는 ICG만 전시 하 고 다이어트에 대 한 응답 섹스 관련 소성 반면 다이어트 및 온도에 따라 중요 한 무게. 우리의 결과 건의 환경에 걸쳐 SSD의 동일한 학위를 유지 하기 위해 남녀에 대 한 중요 하 고이 환경 변화를 신체 크기를 결정 하는 생리 적 요인의 차등 감도 전시 하는 남녀에 의해 수행 됩니다.
